JP6633169B2 - 空気ばねおよび回り込み抑制部材 - Google Patents

Description

本発明は、空気ばねおよび回り込み抑制部材に関する。

たとえば鉄道車両用のサスペンションとして空気ばねが利用されている。鉄道車両では乗り心地を良くするため、空気ばねの剛性を低くしており、特開２０１１−１６２１５６号公報（特許文献１）には、走行速度に応じてオリフィス径を制御可能な空気ばねが開示されている。

特開２０１１−１６２１５６号公報

前述の通り、鉄道車両は柔らかい空気ばねを用いるため、軌道条件が切り変わる箇所、例えば勾配変化点（下り勾配終了地点など）で振動や遠心力により、空気ばねの上面板が下面板に接触しやすくなる。鉄道車両が高速になるとこの現象は顕著になる。空気ばねの上面板が下面板に接触すると、接触時の衝撃や線路からの振動が車両に直接伝達されるため、車両の乗り心地が悪化する。

本発明の一態様の目的は、通常の乗り心地を良好に保ちつつ、空気ばねが圧縮される場合において、上面板と下面板との接触を抑制可能な空気ばねを提供することである。

本発明の一態様に係る空気ばねは、上面板と、下面板と、ダイアフラムと、回り込み抑制部材とを備えている。下面板は、上面板に対面する。ダイアフラムは、上面板と下面板とを連結し、上面板と下面板との間に内部空間を形成する。回り込み抑制部材は、上面板と下面板との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動した際に、ダイアフラムが回り込み抑制部材の下側に回り込むことを抑制可能に構成されている。

本発明の一態様に係る空気ばねは、上面板と、下面板と、ダイアフラムと、回り込み抑制部材とを備えている。下面板は、上面板に対面する。ダイアフラムは、上面板と下面板とを連結し、上面板と下面板との間に内部空間を形成する。回り込み抑制部材は、下面板の外周に設けられている。回り込み抑制部材の表面には、上面板と下面板との軸方向の間隔が第１距離の場合にはダイアフラムから離間しており、かつ上面板と下面板との軸方向の間隔が第１距離よりも小さい第２距離の場合にはダイアフラムと接している部分がある。

本発明の一態様に係る空気ばねは、上面板と、下面板と、ダイアフラムと、回り込み抑制部材とを備えている。下面板は、上面板に対面する。ダイアフラムは、上面板と下面板とを連結し、上面板と下面板との間に内部空間を形成する。回り込み抑制部材は、下面板の外周に設けられている。上面板と下面板との軸方向の間隔が所定の変形圧縮量に達した後、間隔に対する有効受圧面積の減少率が低減又は増加するようにするように構成されている。

本発明の一態様に係る回り込み抑制部材は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材と、第２環状部材とを備えている。第２環状部材は、軸方向において第１環状部材に隣接する。第１環状部材は、第１環状部材から第２環状部材に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなる第１外周部を有している。第２環状部材は、第１環状部材から第２環状部材に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなり、かつ第１外周部に連なる第２外周部を有している。軸方向および径方向の各々に平行な断面において、軸方向に対する第２外周部の接線の傾きは、軸方向に対する第１外周部の接線の傾きよりも大きい。

本発明の一態様に係る回り込み抑制部材は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材と、第２環状部材とを備えている。第２環状部材は、軸方向において第１環状部材に隣接する。第１環状部材は、第１環状部材から第２環状部材に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が小さくなる第１外周部を有している。第２環状部材は、第１環状部材から第２環状部材に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなり、かつ第１外周部に連なる第２外周部を有している。

本発明の一態様に係る回り込み抑制部材は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材と、第２環状部材とを備えている。第２環状部材は、軸方向において第１環状部材に隣接する。第１環状部材は、軸方向に平行な第１外周部を有している。第２環状部材は、第１環状部材から第２環状部材に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなり、かつ第１外周部に連なる第２外周部を有している。

本発明の一態様によれば、通常の乗り心地を良好に保ちつつ、空気ばねが圧縮される場合において、上面板と下面板との接触を抑制可能な空気ばねを提供することができる。

第１実施形態に係る空気ばねの構成を示し、かつ図２のＩ−Ｉ線に沿った断面模式図である。 第１実施形態に係る空気ばねの構成を示す平面模式図である。 図１の領域ＩＩＩの拡大図である。 上面板と下面板との軸方向の間隔が第１距離（Ｈ１）の場合における空気ばねの構成を示す断面模式図である。 上面板と下面板との軸方向の間隔が第２距離（Ｈ２）の場合における空気ばねの構成を示す断面模式図である。 上面板と下面板との軸方向の間隔が第３距離（Ｈ３）の場合における空気ばねの構成を示す断面模式図である。 上面板と下面板との軸方向の間隔が第２距離（Ｈ２）の場合における空気ばねの変形例の構成を示す断面模式図である。 第１実施形態に係る空気ばねにおける圧縮荷重と圧縮変位との関係を示す図である。 第２実施形態に係る空気ばねの構成を示す断面模式図である。 第３実施形態に係る空気ばねの構成を示す断面模式図である。 回り込み抑制部材の第１例の構成を示す模式図である。 回り込み抑制部材の第２例の構成を示す模式図である。 圧縮荷重の測定方法を示す模式図である。 サンプル１〜５に係る空気ばねにおける圧縮荷重と圧縮変位との関係を示す図である。 サンプル６および７に係る空気ばねにおける車高値、車体上下加速度および軌道の勾配との関係を示す図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す断面模式図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す断面模式図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す断面模式図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す断面模式図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す断面模式図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す正面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す背面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す右側面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す左側面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す平面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す底面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図１である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図２である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＢ−Ｂ線拡大図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す正面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す背面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す右側面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す左側面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す平面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す底面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図１である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図２である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＢ−Ｂ線拡大図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す正面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す背面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す右側面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す左側面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す平面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す底面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図１である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図２である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＢ−Ｂ線拡大図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す正面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す背面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す右側面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す左側面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す平面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す底面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図１である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図２である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＢ−Ｂ線拡大図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す正面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す背面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す右側面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す左側面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す平面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す底面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図１である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す斜視図２である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＡ−Ａ線断面図である。 第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示すＢ−Ｂ線拡大図である。

［実施形態の説明］
以下、本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一態様に係る空気ばね１は、上面板３１と、下面板２０と、ダイアフラム４と、回り込み抑制部材１０とを備えている。下面板２０は、上面板３１に対面する。ダイアフラム４は、上面板３１と下面板２０とを連結し、上面板３１と下面板２０との間に内部空間３を形成する。回り込み抑制部材１０は、上面板３１と下面板２０との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動した際に、ダイアフラム４が回り込み抑制部材１０の下側に回り込むことを抑制可能に構成されている。

（２）上記（１）に係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０は、下面板２０の外周に設けられていてもよい。

（３）上記（２）に係る空気ばね１において、下面板２０は、下面板２０の側面から径方向に延在する突出部２１を含んでいてもよい。回り込み抑制部材１０は、突出部２１に接していてもよい。

（４）上記（３）に係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０は、第１部材１２と、第１部材１２を支持する第２部材１１とにより構成されていてもよい。第２部材１１は、突出部２１に接していてもよい。

（５）上記（３）に係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０は、第１部材１２から構成されていてもよい。第１部材１２は、突出部２１に接していてもよい。

（６）上記（４）または（５）に係る空気ばね１において、第１部材１２は、ゴム材料から構成されていてもよい。

（７）上記（４）または（５）に係る空気ばね１において、第１部材１２は、樹脂材料から構成されていてもよい。

（８）上記（４）または（５）に係る空気ばね１において、第１部材１２は、金属材料から構成されていてもよい。

（９）上記（３）〜（８）のいずれかに係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０の下端部は、突出部２１の下端部よりも、軸方向Ｙの下側に位置していてもよい。

（１０）上記（３）〜（９）のいずれかに係る空気ばね１において、下面板２０に対して、上面板３１とは反対側に位置する積層ゴム５をさらに備えていてもよい。突出部２１は、径方向において、積層ゴム５と回り込み抑制部材１０との間に設けられていてもよい。

（１１）上記（１）〜（１０）のいずれかに係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０は、上端面１３と、上端面１３と連なる側端面１４とを含んでいてもよい。側端面１４は、軸方向Ｙの下側に向かうにつれて径方向Ｘの幅が大きくなるように設けられた傾斜部１４ｂを有していてもよい。

（１２）上記（１）〜（１０）のいずれかに係る空気ばね１において、回り込み抑制部材１０は、側端面１４は、軸方向Ｙと平行な方向に延在する垂直部１４ａをさらに有していてもよい。傾斜部１４ｂは、軸方向Ｙの下側において垂直部１４ａと連なっていてもよい。

（１３）上記（１２）に係る空気ばね１において、第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとがなす角度は、１４０°以上１７５°以下であってもよい。

（１４）上記（１）〜（１３）のいずれかに係る空気ばね１において、内部空間に連通可能に構成された連結軸８をさらに備えていてもよい。

（１５）本発明の一態様に係る空気ばね１は、上面板３１と、下面板２０と、ダイアフラム４と、回り込み抑制部材１０とを備えている。下面板２０は、上面板３１に対面する。ダイアフラム４は、上面板３１と下面板２０とを連結し、上面板３１と下面板２０との間に内部空間３を形成する。回り込み抑制部材１０は、下面板２０の外周に設けられている。回り込み抑制部材１０の表面には、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第１距離の場合にはダイアフラム４から離間しており、かつ上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第１距離よりも小さい第２距離の場合にはダイアフラム４と接している部分がある。

（１６）本発明の一態様に係る空気ばね１は、上面板３１と、下面板２０と、ダイアフラム４と、回り込み抑制部材１０とを備えている。下面板２０は、上面板３１に対面する。ダイアフラム４は、上面板３１と下面板２０とを連結し、上面板３１と下面板２０との間に内部空間３を形成する。回り込み抑制部材１０は、下面板２０の外周に設けられている。上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が所定の変形圧縮量に達した後、間隔に対する有効受圧面積の減少率が低減又は増加するように構成されている。

（１７）本発明の一態様に係る回り込み抑制部材１０は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材６１と、第２環状部材６２とを備えている。第２環状部材６２は、軸方向において第１環状部材６１に隣接する。第１環状部材６１は、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなる第１外周部１４ａを有している。第２環状部材６２は、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなり、かつ第１外周部１４ａに連なる第２外周部１４ｂを有している。軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、軸方向Ｙに対する第２外周部１４ｂの接線の傾きは、軸方向Ｙに対する第１外周部１４ａの接線の傾きよりも大きい。

（１８）上記（１７）に係る回り込み抑制部材１０によれば、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、直線状であってもよい。

（１９）上記（１７）に係る回り込み抑制部材１０によれば、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、曲線状であってもよい。

（２０）本発明の一態様に係る回り込み抑制部材１０は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材６１と、第２環状部材６２とを備えている。第２環状部材６２は、軸方向Ｙにおいて第１環状部材６１に隣接する。第１環状部材６１は、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向Ｘの幅が小さくなる第１外周部１４ａを有している。第２環状部材６２は、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向Ｘの幅が大きくなり、かつ第１外周部１４ａに連なる第２外周部１４ｂを有している。

（２１）上記（２０）に係る回り込み抑制部材１０によれば、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、直線状であってもよい。

（２２）上記（２０）に係る回り込み抑制部材１０によれば、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、曲線状であってもよい。

（２３）本発明の一態様に係る回り込み抑制部材１０は、空気ばねのダイアフラムの回り込みを抑制するためのものであって、第１環状部材６１と、第２環状部材６２とを備えている。第２環状部材６２は、軸方向Ｙにおいて第１環状部材６１に隣接する。第１環状部材６１は、軸方向Ｙに平行な第１外周部１４ａを有している。第２環状部材６２は、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向Ｘの幅が大きくなり、かつ第１外周部１４ａに連なる第２外周部１４ｂを有している。
［実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る空気ばねの構成について説明する。

図１に示されるように、第１実施形態に係る空気ばね１は、外筒３０と、下面板２０と、ダイアフラム４と、積層ゴム５と、摺動板９と、連結軸８と、オリフィス７と、回り込み抑制部材１０とを主に有している。外筒３０は、上面板３１と、外周部３２と、外筒ゴム３３とを主に有している。下面板２０は、上面板３１に対面している。ダイアフラム４は、筒状であり、上面板３１と下面板２０とを連結する。ダイアフラム４は、上面板３１と下面板２０との間に内部空間３を形成する。ダイアフラム４は、上面板３１の側面３４と、下面板２０の側面２３とに接している。内部空間３には、圧縮空気が充填される。外周部３２は、上面板３１に連なり、かつ上面板３１よりも外周側に位置している（図２参照）。外周部３２の内側面には外筒ゴム３３が取り付けられている。外筒ゴム３３の一部は、ダイアフラム４の一部と接している。

摺動板９は、上面板３１の下面において、上面板３１に取り付けられている。積層ゴム５は、下面板２０の下側に配置されている。言い換えれば、積層ゴム５は、下面板２０に対して、上面板３１とは反対側に位置している。積層ゴム５の内部には、連結軸８が配置されている。連結軸８は、内部空間３に連通可能に構成されている。連結軸８は、内部空間３と、補助空気室（図示せず）とを繋ぐように構成されている。オリフィス７は、たとえば連結軸８の内部に位置する。オリフィス７は、連結軸８内の通路の断面積を調整可能である。これにより、内部空間３の圧力を制御することができる。オリフィス７は、内部空間３の圧力を一定に保持可能に構成されていてもよい。

下面板２０は、積層ゴム５上に設けられている。下面板２０は、たとえば本体部２２と、突出部２１とを有している。突出部２１は、下面板２０の本体部２２の側面２４から径方向Ｘに延在する。具体的には、突出部２１は、側面２４から径方向Ｘの外側であって、かつ軸方向Ｙの下側に突出している。突出部２１は、径方向Ｘにおいて、積層ゴム５と回り込み抑制部材１０との間に設けられていてもよい。なお、本明細書中において、軸方向Ｙとは、下面板２０に垂直な方向であり、径方向Ｘとは、下面板２０に平行な方向である。

回り込み抑制部材１０は、たとえば下面板２０の外周に設けられている。具体的には、回り込み抑制部材１０は、たとえば突出部２１の上面と側面とに接している。下面板２０は、単一の部材から構成されているもの（一体物）であってもよいし、２以上の部材が層状に重なったものをボルトなどで固定したもの（別体物）であってもよい。たとえば、積層ゴム５の上面を構成する第１金属板上に、第１金属板とは異なる第２金属板が設けられている場合には、下面板２０は、第１金属板と第２金属板とにより構成される。また積層ゴム５の上面を構成する第１金属板上に第１金属板とは異なる第２金属板が設けられ、かつ第２金属板上に第２金属板とは異なる第３金属板が設けられている場合には、下面板２０は、第１金属板と第２金属板と第３金属板とにより構成される。回り込み抑制部材１０は、第１金属板の外周に設けられていてもよいし、第２金属板の外周に設けられていてもよいし、第３金属板の外周に設けられていてもよい。

回り込み抑制部材１０は、上面板３１と下面板２０との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動した（空気ばねの高さ方向に圧縮された）際に、ダイアフラム４が回り込み抑制部材１０の下側に回り込むことを抑制可能に構成されている。回り込み抑制部材１０は、たとえばゴムなどの弾力性を有する材料を有している。回り込み抑制部材１０の構成の詳細は後述する。

図２に示されるように、外筒３０は、平面視において、略円形を有している。図２において、上下方向が車両の前後方向である。車両の前後方向とは、車両が進行する方向である。図２において、左右方向が車両の左右方向である。車両の左右方向とは、車両の進行方向に対して垂直な方向である。図１および図２に示されるように、左右方向における外周部３２の外周端部３２ａは、前後方向における外周部３２の外周端部３２ｂよりも低くに位置していてもよい。

図３に示されるように、回り込み抑制部材１０は、たとえば第１部材１２と、第１部材１２を支持する第２部材１１とにより構成されていてもよい。第１部材１２は、第２部材１１の表面の少なくとも一部を覆っている。第２部材１１は、たとえば突出部２１に接している。第２部材１１は、たとえば突出部２１と第１部材１２との間に配置されている。第２部材１１は、第１部材１２を支持する台部材である。第２部材１１は、第１部材１２よりも高い剛性を有する材料から構成されている。回り込み抑制部材１０の下端部１５は、突出部２１の下端部２３よりも、たとえば軸方向Ｙの下側に位置している。回り込み抑制部材１０の下端部１５は、第１部材１２により構成されていてもよい。回り込み抑制部材１０は、第１部材１２のみから構成されていてもよい。第１部材１２は、突出部２１に接していてもよい。

第１部材１２は、たとえばゴム材料から構成されていてもよい。ゴム材料とは、たとえば、ＮＲ（天然ゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などを主成分とするゴム材料である。

第１部材１２は、樹脂材料から構成されていてもよい。樹脂材料とは、たとえば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、フッ素樹脂、ナイロン系樹脂などを主成分とする樹脂材料である。

第１部材１２は、金属材料から構成されていてもよい。金属材料とは、たとえば、銅、鉄、アルミニウム、マグネシウム、チタニウムなど、またはこれらを主成分とする金属や金属系酸化物である。

回り込み抑制部材１０は、たとえば上端面１３と、側端面１４とを含んでいる。側端面１４は、上端面１３と連なる。側端面１４は、たとえば第１外周部１４ａ（垂直部１４ａ）と第２外周部１４ｂ（傾斜部１４ｂ）とを有している。第１外周部１４ａは、上端面１３と連なり、かつ軸方向Ｙと平行な方向に延在する。第２外周部１４ｂは、第１外周部１４ａと連なりかつ軸方向Ｙの下側に向かうにつれて径方向Ｘの幅が大きくなるように設けられている。言い換えれば、第２外周部１４ｂは、径方向Ｘの外側方向の成分と、軸方向Ｙの下側方向の成分とを有する方向に延在している。第２外周部１４ｂは、軸方向Ｙの下側において第１外周部１４ａと連なっている。第１外周部１４ａは、軸方向Ｙに対して傾斜していてもよい。

第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとがなす角度（第３角度θ３）は、たとえば１４０°以上１７５°以下である。第３角度θ３の上限は、特に限定されないが、たとえば１７０°であってもよいし、１６０°であってもよい。第３角度θ３の下限は、特に限定されないが、たとえば１４５°であってもよいし、１５０°であってもよい。

次に、空気ばねの動作について説明する。
図４は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第１距離Ｈ１の場合における空気ばねの構成を示している。この場合、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の上端面１３に接しているが、側端面１４から離間している。言い換えれば、側端面１４とダイアフラム４との間には隙間が設けられていてもよい。なお上記構成は、空気ばねの形状の一例を示したものであり、ダイアフラム４は、上端面１３に接していなくてもよい。具体的には、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々から離間していてもよい。径方向Ｘにおいて、上面板３１と下面板２０との間隔が第１距離Ｈ１の場合におけるダイアフラム４の一方側の円弧部４ａの中心Ｏ１から他方側の円弧部４ｂの中心Ｏ２までの距離は、第１幅Ｄ１である（図１参照）。

図５は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第２距離Ｈ２の場合における空気ばねの構成を示している。第２距離Ｈ２は、第１距離Ｈ１よりも小さい。この場合、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の上端面１３に接し、かつ側端面１４に接していてもよい。言い換えれば、側端面１４とダイアフラム４との間には隙間が設けられていなくてもよい。具体的には、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々に接していてもよい。径方向Ｘにおいて、上面板３１と下面板２０との間隔が第２距離Ｈ２の場合におけるダイアフラム４の一方側の円弧部４ａの中心Ｏ１から他方側の円弧部４ｂの中心Ｏ２までの距離は、第２幅Ｄ２である。第２幅Ｄ２は、第１幅Ｄ１よりも小さい。

以上のように、回り込み抑制部材１０の表面には、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第１距離Ｈ１の場合にはダイアフラム４から離間しており、かつ上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第１距離Ｈ１よりも小さい第２距離Ｈ２の場合にはダイアフラム４と接している部分がある。具体的には、当該部分は、たとえば第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂなどである。当該部分は、第２外周部１４ｂだけであってもよい。主に当該部分によって、空気ばね１が圧縮された際に、ダイアフラム４が下面板２０の下側に巻き込まれることを抑制されてもよい。

図６は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第３距離Ｈ３の場合における空気ばねの構成を示している。第３距離Ｈ３は、第２距離Ｈ２よりも小さい。この場合、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の上端面１３に接し、かつ側端面１４に接していてもよい。言い換えれば、側端面１４とダイアフラム４との間には隙間が設けられていなくてもよい。具体的には、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々に接していてもよい。上面板３１と下面板２０との間隔が第３距離Ｈ３の場合におけるダイアフラム４の一方側の円弧部４ａの中心Ｏ１から他方側の円弧部４ｂの中心Ｏ２までの距離は、第３幅Ｄ３である。第３幅Ｄ３は、第２幅Ｄ２とほぼ同じであってもよい。第３幅Ｄ３は、第２幅Ｄ２よりも小さくてもよいし、第２幅Ｄ２よりも大きくてもよい。

図７は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が第２距離Ｈ２の場合における空気ばねの変形例の構成を示している。第２距離Ｈ２は、第１距離Ｈ１よりも小さい。この場合、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の上端面１３に接し、かつ側端面１４の一部にのみ接していてもよい。言い換えれば、側端面１４とダイアフラム４との間には隙間が設けられていてもよい。具体的には、ダイアフラム４は、回り込み抑制部材１０の第１外周部１４ａの一部および第２外周部１４ｂの一部の各々に接していてもよい。たとえば第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとの接続部は、ダイアフラムから離間していてもよい。

ダイアフラム４の一方側の円弧部４ａの中心Ｏ１から他方側の円弧部４ｂの中心Ｏ２までの距離Ｄ１（図１参照）が大きくなると、有効受圧面積が大きくなる。空気ばねの上下方向の荷重は、ダイアフラムの内圧と、有効受圧面積との積として算出される。ダイアフラム４の一方側の円弧部４ａの中心Ｏ１から他方側の円弧部４ｂの中心Ｏ２までの距離が大きくなると、上下方向の荷重は大きくなる。言い換えれば、回り込み抑制部材１０によって、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔に対する、有効受圧面積の変化量を低減（又は増加）することにより、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔に対する、上下方向の荷重の変化量を低減（又は増加）することができる。このため、軸方向Ｙの間隔が第１距離Ｈ１でのバネ定数よりも軸方向Ｙの間隔が第２距離Ｈ２におけるバネ定数の方が硬くなる。

次に、空気ばねの特性について説明する。鉄道車両が平坦面を走行している場合には、空気ばねの圧縮変位は比較的小さい。鉄道車両においては、硬いばねよりも軟らかいばねの方が、車両の乗り心地が良い。一方、鉄道車両が傾斜面や曲線を走行する際は、上下方向の慣性力により、空気ばねの上下変位が大きくなる。その為、路線の傾斜面で降下から上昇する際の変曲点等では、空気ばねが大きく沈み込む。その為、空気ばねの上面板が下面板に接触しやすくなる。空気ばねの上面板が下面板に接触すると、線路からの振動が車両に直接伝達されるため、車両の乗り心地が悪化する。

平坦面を走行している場合と、傾斜面を降下している場合の双方において、乗り心地を良好に維持するためには以下のように空気ばねの特性を制御することが望ましい。すなわち、空気ばねの圧縮変位が小さい範囲においては、軟らかいばね特性を有し、かつ空気ばねの圧縮変位が大きい範囲においては、硬いばね特性を有することが望ましい。

上記の特性を実現するためには、空気ばねの内圧を一定に保った上で、図８に示されるように、圧縮変位が小さい範囲（Ｒ１）においては、圧縮変位に対する圧縮荷重の減少率を大きく維持し、かつ圧縮変位が大きい範囲（Ｒ２）においては、圧縮変位に対する圧縮荷重の減少率を小さく維持することが望ましい。具体的には、圧縮変位が０ｍｍ以上２０ｍｍ未満の範囲における圧縮変位に対する圧縮荷重の減少率の絶対値が、圧縮変位が２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲における圧縮変位に対する圧縮荷重の減少率の絶対値よりも大きくなるように、空気ばねが構成されている。図８に示されるように、圧縮変位が所定の圧縮変位（たとえば２０ｍｍ）以上の範囲（Ｒ２）においては、圧縮変位が大きくなるに従って圧縮荷重が減少してもよいし（符号Ａ）、一定でもよいし（符号Ｂ）、増加してもよい（符号Ｃ）。

上述の通り、空気ばねの上下方向の荷重は、ダイアフラム内の圧力と、有効受圧面積との積として算出される。有効受圧面積が大きくなると、上下方向の剛性が大きくなる。本実施形態の空気ばね１は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が所定の変形圧縮量（たとえば圧縮変位が２０ｍｍ）に達した後、上記間隔に対する有効受圧面積（言い換えれば、圧縮荷重）の減少率が低減又は増加、つまり上下剛性を高く保つように構成されている。なお、有効受圧面積の減少率が低減又は増加する場合とは、当該間隔が小さくなる（圧縮変位は大きくなる）に従って有効受圧面積が減少する場合（符号Ａ）と、当該間隔に対する有効受圧面積の変化率が一定である場合（符号Ｂ）と、当該間隔が小さくなる（圧縮変位は大きくなる）に従って有効受圧面積が増加する場合（符号Ｃ）とを含む（図８参照）。別の観点から言えば、本実施形態の空気ばね１は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が所定の距離以上における上記間隔に対する有効受圧面積の減少率の絶対値は、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が所定の距離未満における、上記間隔に対する有効受圧面積の変化率の絶対値よりも大きくなるように構成されている。

次に、第１実施形態に係る空気ばねの作用効果について説明する。
第１実施形態に係る空気ばね１によれば、回り込み抑制部材１０は、上面板３１と下面板２０との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動した（空気ばねの高さ方向に圧縮された）際に、ダイアフラム４が回り込み抑制部材１０の下側に回り込むことを抑制可能に構成されている。これにより、上面板３１と下面板２０との間隔が小さい場合において、当該間隔に対する有効受圧面積の低減率を低減又は増加することができる。結果として、当該間隔が大きい（言い換えれば、圧縮変位が小さい）範囲においては、軟らかいばね特性を実現し、かつ当該間隔が小さい（言い換えれば、圧縮変位が大きい）範囲においては、硬いばね特性を実現することができる。そのため、当該間隔が小さい場合において、上面板３１と下面板２０とが接触することを抑制することができる。その結果、たとえば毎時３００ｋｍ以上の高速で走行させた場合においても、良好な乗り心地を維持することが期待できる。さらに、高速走行時に限らず、空気ばねに対し、上下方向に急激な加速度が入力された場合においても上面板３１と下面板２０が接触することなく、良好な乗り心地を維持することが期待できる。

また第１実施形態に係る空気ばね１によれば、回り込み抑制部材１０の側端面１４は、第１外周部１４ａと、第１外周部１４ａと連なる第２外周部１４ｂとを有している。第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとがなす角度（第３角度θ３）が小さい場合には、ダイアフラム４の摩耗が大きくなる。第３角度θ３が大きいの場合には、圧縮荷重の非線形性が小さくなる。又、第３角度θ３の変曲点（言い換えれば、第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとの境界）の高さ方向の位置は、上面板方向に近いほど少ない圧縮変位で、回り込みの制御が出来る。

さらに第１実施形態に係る空気ばね１において、第１部材１２は、ゴム材料から構成されていてもよい。これにより、ダイアフラム４の耐摩耗性を向上することができる。

さらに第１実施形態に係る空気ばね１において、第１部材１２は、樹脂材料から構成されていてもよい。これにより、ダイアフラム４の耐摩耗性を向上することができる。

さらに第１実施形態に係る空気ばね１において、第１部材１２は、金属材料から構成されていてもよい。これにより、コストを削減しつつ、寸法精度が高く、耐摩耗性が高く、かつ強度の高い回り込み抑制部材１０を得ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る空気ばねの構成について説明する。第２実施形態に係る空気ばねの構成は、図９に示す構成以外については、第１実施形態に係る空気ばねの構成と同様である。以下においては、第１実施形態に係る空気ばねの構成と異なる点について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。

図９に示されるように、回り込み抑制部材１０は、突出部２１から軸方向Ｙの下側に延在するように設けられている。回り込み抑制部材１０は、たとえば細長い筒状の形状を有している。回り込み抑制部材１０の下端部１５は、突出部２１の下端部２３よりも、軸方向Ｙの下側に位置している。回り込み抑制部材１０は、たとえば第１部材１２と、第１部材１２を支持する第２部材１１とにより構成されていてもよい。第２部材１１は、突出部２１の側面全面を覆っていてもよい。第２部材１１は、突出部２１から軸方向Ｙの下側に延在するように設けられている。回り込み抑制部材１０の下端部１５は、第１部材１２により構成されていてもよい。回り込み抑制部材１０の下端部１５は、たとえば積層ゴム５の軸方向Ｙの中央付近に位置している。

第２実施形態の空気ばねによれば、回り込み抑制部材１０は、突出部２１から軸方向Ｙの下側に延在するように設けられている。これにより、回り込み抑制部材１０は、ダイアフラム４が回り込み抑制部材１０の下側に回り込むことを効果的に抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る空気ばねの構成について説明する。第３実施形態に係る空気ばねの構成は、図１０に示す構成以外については、第１実施形態に係る空気ばねの構成と同様である。以下においては、第１実施形態に係る空気ばねの構成と異なる点について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。

図１０に示されるように、回り込み抑制部材１０は、第１部材１２から構成されており、第２部材１１を有していなくてもよい。第１部材１２は、突出部２１に接しており、突出部２１により支持される。突出部２１の表面２５は、垂直部２１ａと、傾斜部２１ｂと、凸部２１ｃとを有している。垂直部２１ａは、凸部２１ｃと連なる。垂直部２１ａは、軸方向Ｙと平行な方向に延在する。傾斜部２１ｂは、垂直部２１ａと連なりかつ軸方向Ｙの下側に向かうにつれて径方向Ｘの幅が大きくなるように設けられている。凸部２１ｃは、軸方向Ｙの上側に突出する。第１部材１２は、たとえば、垂直部２１ａと、傾斜部２１ｂと、凸部２１ｃとを覆っている。第１部材１２は、突出部２１の下端部２３の一部に接していてもよい。

第３実施形態の空気ばねによれば、回り込み抑制部材１０は、第１部材１２から構成されている。これにより、第２部材１１を使用することなく、ダイアフラム４が回り込み抑制部材１０の下側に回り込むことを抑制することができる。そのため、空気ばねの部品点数を少なくして、第１実施形態の空気ばねと同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態に係る空気ばねは、主に鉄道車両用のサスペンションに利用されるものであるが、鉄道車両用のサスペンションに限定されるものではない。上記実施形態に係る空気ばねは、たとえば自動車、バスまたはトラックなどのサスペンションに利用されるものであってもよい。

次に、回り込み抑制部材の構成の概要について説明する。
図１１および図１２に示されるように、回り込み抑制部材１０は、たとえば環状である。図１１に示されるように、第２外周部１４ｂは、たとえば回り込み抑制部材１０の全周囲（３６０°）にわたって設けられている。つまり、第２外周部１４ｂは、車両の前後方向および左右方向の双方に設けられている。図１２に示されるように、第２外周部１４ｂは、たとえば回り込み抑制部材１０の周囲の一部にのみ設けられていてもよい。第２外周部１４ｂは、たとえば車両の前後方向にのみ設けられており、左右方向には設けられていなくてもよい。軸方向Ｙから見て、車両の前後方向に対してたとえば±４５°程度の範囲において、第２外周部１４ｂが設けられており、車両の左右方向に対してたとえば±４５°程度の範囲において、第２外周部１４ｂが設けられていなくてもよい。左右方向においては、たとえば上端面１３から下端部１５まで第１外周部１４ａが延在していてもよい。代替的に、第２外周部１４ｂは、たとえば車両の左右方向にのみ設けられており、前後方向には設けられていなくてもよい。

次に、回り込み抑制部材の構成の詳細について説明する。
（第１実施例）
まず、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０の構成について説明する。図１６は、図１１に示す回り込み抑制部材１０を、軸方向Ｙおよび径方向Ｘ（左右方向または前後方向）の各々に平行な平面で見た断面模式図である。第１実施例に係る回り込み抑制部材１０は、空気ばね１のダイアフラム４の回り込みを抑制するためのものである。図１６に示されるように、回り込み抑制部材１０は、第１環状部材６１と、第２環状部材６２とを主に有している。第１環状部材６１および第２環状部材６２の各々は、軸方向Ｙに沿った同一の直線を取り囲むように設けられている。第２環状部材６２は、軸方向Ｙ（図１１参照）において第１環状部材６１に隣接する。第２環状部材６２は、第１環状部材６１に対して軸方向Ｙの一方側（下側）に位置している。第２環状部材６２は、第１環状部材６１に連なっている。第２環状部材６２は、第１環状部材６１と一体となっていてもよいし、別体であってもよい。

図１６に示されるように、第１環状部材６１は、第１外周部１４ａを有している。第１外周部１４ａは、軸方向Ｙに平行である。別の観点から言えば、第１外周部１４ａは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）において、径方向の幅は一定である。方向Ｅは、軸方向Ｙと平行である。第２環状部材６２は、第２外周部１４ｂを有している。第２外周部１４ｂは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）に向かうにつれて径方向の幅が大きくなっている。第２外周部１４ｂは、第１外周部１４ａに連なっている。

図１６に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、直線状である。第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとがなす角度（第３角度θ３）は、たとえば１４０°以上１７５°以下である。第３角度θ３の上限は、特に限定されないが、たとえば１７０°であってもよいし、１６０°であってもよい。第３角度θ３の下限は、特に限定されないが、たとえば１４５°であってもよいし、１５０°であってもよい。

（第２実施例）
次に、第２実施例に係る回り込み抑制部材１０の構成について説明する。第２実施例に係る回り込み抑制部材１０は、第１外周部１４ａは第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向の幅が大きくなっている構成において、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なっており、その他の構成は、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と同様である。以下、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なる構成を中心に説明する。

図１７に示されるように、第１環状部材６１は、第１外周部１４ａを有している。第１外周部１４ａは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）に向かうにつれて径方向の幅が大きくなっている。方向Ｅは、軸方向Ｙと平行である。第２環状部材６２は、第２外周部１４ｂを有している。第２外周部１４ｂは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）に向かうにつれて径方向の幅が大きくなっている。第２外周部１４ｂは、第１外周部１４ａに連なっている。

図１６に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、直線状である。この場合、第２外周部１４ｂの接線は、第２外周部１４ｂである。同様に、第１外周部１４ａの接線は、第１外周部１４ａである。軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、軸方向Ｙに対する第２外周部１４ｂの接線の傾き（第２角度θ２）は、軸方向Ｙに対する第１外周部１４ａの接線の傾き（第１角度θ１）よりも大きい。

（第３実施例）
次に、第３実施例に係る回り込み抑制部材１０の構成について説明する。第３実施例に係る回り込み抑制部材１０は、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は曲線状である構成において、第２実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なっており、その他の構成は、第２実施例に係る回り込み抑制部材１０と同様である。以下、第２実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なる構成を中心に説明する。

図１８に示されるように、第２実施例に係る回り込み抑制部材１０は、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、曲線状である。第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、たとえば円弧状である。第２外周部１４ｂの曲率半径は、第１外周部１４ａの曲率半径と同じであってもよい。第２外周部１４ｂの曲率半径は、第１外周部１４ａの曲率半径よりも大きくてもよい。

図１８に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、軸方向Ｙに対する第２外周部１４ｂの接線（第２接線７２）の傾き（第２角度θ２）は、軸方向Ｙに対する第１外周部１４ａの接線（第１接線７１）の傾き（第１角度θ１）よりも大きい。

（第４実施例）
次に、第４実施例に係る回り込み抑制部材１０の構成について説明する。第４実施例に係る回り込み抑制部材１０は、第１環状部材６１は第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向に向かうにつれて径方向Ｘの幅が小さくなる第１外周部１４ａを有している構成において、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なっており、その他の構成は、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と同様である。以下、第１実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なる構成を中心に説明する。

図１９に示されるように、第１環状部材６１は、第１外周部１４ａを有している。第１外周部１４ａは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）に向かうにつれて径方向の幅が小さくなっている。方向Ｅは、軸方向Ｙと平行である。第２環状部材６２は、第２外周部１４ｂを有している。第２外周部１４ｂは、第１環状部材６１から第２環状部材６２に向かう方向（方向Ｅ）に向かうにつれて径方向の幅が大きくなっている。第２外周部１４ｂは、第１外周部１４ａに連なっている。

図１９に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、直線状である。軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａは、軸方向Ｙに対して傾斜している。第２外周部１４ｂは、軸方向Ｙに対して傾斜している。軸方向Ｙに対する第２外周部１４ｂの傾斜方向は、軸方向Ｙに対する第１外周部１４ａの傾斜方向と異なっている。

（第５実施例）
次に、第５実施例に係る回り込み抑制部材１０の構成について説明する。第５実施例に係る回り込み抑制部材１０は、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は曲線状である構成において、第４実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なっており、その他の構成は、第４実施例に係る回り込み抑制部材１０と同様である。以下、第３実施例に係る回り込み抑制部材１０と異なる構成を中心に説明する。

図２０に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、曲線状である。第１外周部１４ａおよび第２外周部１４ｂの各々は、たとえば円弧状である。第２外周部１４ｂの曲率半径は、第１外周部１４ａの曲率半径と同じであってもよい。第２外周部１４ｂの曲率半径は、第１外周部１４ａの曲率半径よりも大きくてもよい。

図２０に示されるように、軸方向Ｙおよび径方向Ｘの各々に平行な断面において、軸方向Ｙに対する第２外周部１４ｂの接線（第４接線７４）の傾斜方向は、軸方向Ｙに対する第１外周部１４ａの接線（第３接線７３）の傾斜方向と異なっている。

なお、図２１〜図３０は、第１実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す図である。図３１〜図４０は、第２実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す図である。図４１〜図５０は、第３実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す図である。図５１〜図６０は、第４実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す図である。図６１〜図７０は、第５実施例に係る回り込み抑制部材の構成を示す図である。

（サンプル準備）
まず、本発明例に係るサンプル１〜４の空気ばねと、比較例に係るサンプル５の空気ばねとを準備した。サンプル１〜４の空気ばねは、第１実施形態に係る空気ばねの下面板２０と回り込み抑制部材１０を有している。サンプル１〜４の空気ばねにおいて、回り込み抑制部材１０の第１外周部１４ａと第２外周部１４ｂとがなす角度（第３角度θ３）（図３参照）は、それぞれ１４０°、１５０°、１６０°および１７５°である。サンプル５の空気ばねは、ダイアフラムの回り込みを抑制しない通常のゴム座を有している。当該ゴム座の側面は、軸方向Ｙに延在している。軸方向Ｙにおいて、当該ゴム座の下端部は、突出部２１の下端部と同じ高さに位置している。

（圧縮荷重試験方法）
次に、圧縮荷重試験方法について説明する。図１３に示されるように、上下方向荷重試験器５０は、ロードセル５１と、接続部５２と、変位計５３と、台座５４とを主に有している。空気ばね１は、ロードセル５１と台座５４との間に配置される。外筒３０上には接続部５２が設けられている。ロードセル５１は、接続部５２を介して、空気ばね１に荷重を加えている。変位計５３は、接続部５２に取り付けられている。接続部５２には、マノメータ（図示せず）および補助空気室（図示せず）が接続されている。補助空気室は、ダイアフラム４の内部空間３と連通している。補助空気室の容積は、６５リットルである。空気ばね１の内部空間３には、内圧が４００ｋＰａの空気が封入されている。

空気ばね１の外筒３０を上下に変位させて、空気ばね１の上下方向の荷重が測定された。空気ばね１の内部空間３の内圧は、上下変位によらず一定になるように調整された。変位計を用いて、圧縮変位が測定された。圧縮変位を−１０ｍｍから４０ｍｍまで１０ｍｍ毎に変化させた。圧縮変位が−１０ｍｍとは、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が約５０ｍｍの場合に対応する。反対に、圧縮変位が４０ｍｍとは、上面板３１と下面板２０との軸方向Ｙの間隔が約０ｍｍの場合に対応する。

（圧縮荷重試験結果）

次に、圧縮荷重試験結果について説明する。図１４および表１に示されるように、サンプル５の空気ばねの場合には、圧縮変位が−１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重は単調に低減した。一方、サンプル１の空気ばねの場合には、圧縮変位が−１０ｍｍ以上０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が少し低減した。しかしながら、圧縮変位が０ｍｍ以上３０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が増加した。圧縮変位が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が低減した。サンプル２の空気ばねの場合には、圧縮変位が−１０ｍｍ以上１０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が低減した。しかしながら、圧縮変位が１０ｍｍ以上３０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が増加した。圧縮変位が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が低減した。

サンプル３の空気ばねの場合には、圧縮変位が−１０ｍｍ以上２０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が低減した。しかしながら、圧縮変位が２０ｍｍ以上３０ｍｍ未満の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が増加した。圧縮変位が３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重が低減した。サンプル４の空気ばねの場合には、圧縮変位が−１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲において、圧縮変位が増加するに従って、上下方向の圧縮荷重は単調に低減した。しかしながら、サンプル４の空気ばねの場合における圧縮変位が４０ｍｍの場合の圧縮荷重は、サンプル５の空気ばねの場合における圧縮変位が４０ｍｍの場合の圧縮荷重よりも大きかった。

以上の結果により、空気ばね１に回り込み抑制部材１０を設けることにより、圧縮変位が小さい範囲においては、軟らかいばね特性を実現し、かつ圧縮変位が大きい範囲においては、硬いばね特性を実現することができることが確かめられた。

（サンプル準備）
まず、本発明例に係るサンプル６の空気ばねと、比較例に係るサンプル７の空気ばねとを準備した。サンプル６の空気ばねは、第１実施形態に係る空気ばねの下面板２０と回り込み抑制部材１０を有している。サンプル７の空気ばねは、ダイアフラムの回り込みを抑制しない通常のゴム座を有している。

（性能試験方法）
次に、性能試験方法について説明する。サンプル６および７の空気ばねを、実際の電車に搭載した。サンプル６および７の空気ばねを、それぞれ同じ電車の１０号車および１２号車に搭載した。実際に電車を高速走行させながら、車高値（上下変位）と、車体上下加速度とを測定した。

（性能試験結果）
次に、車高値（上下変位）および車体上下加速度の試験結果について説明する。図１５に示されるように、車体上下加速度に関しては、サンプル６の空気ばねは、サンプル７の空気ばねと同等の性能であった。一方、車高値（上下変位）に関しては、サンプル６の空気ばねは、サンプル７の空気ばねと比較して落ち込みの改善を示した。特に、図示Ａ部においては、軌道は凹になっている。つまり、この領域は、標高が下がって極小値を示した後、標高が上がる地形を有している。この領域を電車が走行する際、サンプル７の空気ばねを使用した場合の車高値は、極端に低くなり、−３０ｍｍを下回った。一方、サンプル６の空気ばねを使用した場合の車高値は、サンプル７の空気ばねを使用した場合の車高値よりも高く、−２０ｍｍを下回ることはなかった。つまり、サンプル６の空気ばねを使用することで、車体の落ち込みを改善可能であることが確かめられた。改善効果は、軌道が凹となっている領域を電車が走行する際に顕著であることが確認できた。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 空気ばね
３ 内部空間
４ ダイアフラム
４ａ，４ｂ 円弧部
５ 積層ゴム
７ オリフィス
８ 連結軸
９ 摺動板
１０ 回り込み抑制部材
１１ 第２部材
１２ 第１部材
１３ 上端面
１４ 側端面
１４ａ 第１外周部，垂直部
１４ｂ 第２外周部，傾斜部
１５，２３ 下端部
２０ 下面板
２１ 突出部
２１ａ 垂直部
２１ｂ 傾斜部
２１ｃ 凸部
２２ 本体部
２３ 側面
２３，２４，３４ 側面
２５ 表面
３０ 外筒
３１ 上面板
３２ 外周部
３２ａ，３２ｂ 外周端部
３３ 外筒ゴム
５０ 上下方向荷重試験器
５１ ロードセル
５２ 接続部
５３ 変位計
５４ 台座
６１ 第１環状部材
６２ 第２環状部材
７１ 第１接線
７２ 第２接線
７３ 第３接線
７４ 第４接線
Ｄ１ 第１幅（距離）
Ｄ２ 第２幅
Ｄ３ 第３幅
Ｅ 方向
Ｈ１ 第１距離
Ｈ２ 第２距離
Ｈ３ 第３距離
Ｏ１，Ｏ２ 中心
Ｘ 径方向Ｘ
Ｙ 軸方向Ｙ
θ１ 第１角度
θ２ 第２角度
θ３ 第３角度

Claims (11)

1. 上面板と、
   前記上面板に対面する下面板と、
   前記上面板と前記下面板とを連結し、前記上面板と前記下面板との間に内部空間を形成するダイアフラムと、
   回り込み抑制部材とを備え、
   前記回り込み抑制部材は、前記上面板と前記下面板との少なくとも一方が互いに近づく方向に移動した際に、前記ダイアフラムが前記回り込み抑制部材の下側に回り込むことを抑制可能に構成されており、
   前記回り込み抑制部材は、前記下面板の外周に設けられており、
   前記下面板は、前記下面板の側面から径方向に延在する突出部を含み、
   前記回り込み抑制部材は、前記突出部に接しており、
   前記回り込み抑制部材は、上端面と、前記上端面と連なる側端面とを含み、
   前記側端面は、軸方向の下側に向かうにつれて径方向の幅が大きくなる傾斜部を有する、空気ばね。
2. 前記回り込み抑制部材は、第１部材と、前記第１部材を支持する第２部材とにより構成されており、
   前記第２部材は、前記突出部に接している、請求項１に記載の空気ばね。
3. 前記回り込み抑制部材は、第１部材から構成されており、
   前記第１部材は、前記突出部に接している、請求項１に記載の空気ばね。
4. 前記第１部材は、ゴム材料から構成されている、請求項２または請求項３に記載の空気ばね。
5. 前記第１部材は、樹脂材料から構成されている、請求項２または請求項３に記載の空気ばね。
6. 前記第１部材は、金属材料から構成されている、請求項２または請求項３に記載の空気ばね。
7. 前記回り込み抑制部材の下端部は、前記突出部の下端部よりも、軸方向の下側に位置する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の空気ばね。
8. 前記下面板に対して、前記上面板とは反対側に位置する積層ゴムをさらに備え、
   前記突出部は、径方向において、前記積層ゴムと前記回り込み抑制部材との間に設けられている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の空気ばね。
9. 前記側端面は、軸方向と平行な方向に延在する垂直部をさらに有し、
   前記垂直部は、軸方向の下側において前記傾斜部に連なる、請求項１に記載の空気ばね。
10. 前記垂直部と前記傾斜部とがなす角度は、１４０°以上１７５°以下である、請求項９に記載の空気ばね。
11. 前記内部空間に連通可能に構成された連結軸をさらに備えた、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の空気ばね。

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