JP6875123B2 - 空気ばね及び空気ばね用ゴム座 - Google Patents

Description

本発明は、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た構造で、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、及び空気ばねに装備される空気ばね用ゴム座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、ダイヤフラムの上下端が上側部材及び下側部材によって密封されている（例えば特許文献１）。

図４に示す特許文献１の空気ばねは、その下側部材が積層ゴム１０１の上側にストッパー１０２を設けた構造とされ、ストッパー１０２の周囲に、ダイヤフラムの下側ビード部１０３を保持するビードシート１０４が形成されている。下側ビード部１０３は、ストッパー１０２及びビードシート１０４に密着することにより、下側ビード部１０３を構成するゴム自体が下側部材との間をシールする。

ビードシート１０４の上面側の外周縁には、下側ビード部１０３を係止するゴム座１０５が装着され、下側ビード部１０３が広がるのを阻止して、下側ビード部１０３と下側部材とのシールを維持するようになっている。図５に示すように、ゴム座１０５は、ゴム製のゴム座本体１０６の下面側に、ゴム座本体１０６を補強する補強板１０７を設けた構造とされ、補強板１０７をビードシート１０４に載置するように装着される。

特開２０１２−１９７８９３号公報（段落番号００２９、図４、図５）

ところで、ビードシート１０４を積層ゴム１０１の上面の鋼板と一体に形成することにより、ビードシート１０４の上面側に装着するゴム座１０５の内縁部を内側に延設して、積層ゴム１０１の上面とストッパー１０２とで挟み込むことができる。

この場合、万が一、ダイヤフラム内の空気が下側ビード部１０３によるシールを通過したとしても、その空気がゴム座１０５の下方を通過して外部に漏れるのを阻止することができ、しかも、ゴム座１０５の上方は、ゴム製の下側ビード部１０３と接触することにより、十分なシールを得ることができる。ただ、ビードシート１０４を積層ゴム１０１の鋼板と一体に形成する場合、例えば、ストッパー１０２をアルミニウムなどの軽い素材で形成して軽量化を図ろうとしても、その効果は限定的となる。

これに対し、図４の下側部材は、ビードシート１０４をストッパー１０２と一体に形成する分、軽量化を十分に図ることができる。しかしながら、図６に示すように、万が一、下側ビード部１０３のゴムが劣化するなどして、ダイヤフラム内の空気１０８が下側ビード部１０３によるシールを通過した場合には、その空気１０８がゴム座１０５の下面側の補強板１０７とビードシート１０４との間を容易に通過して外部に漏れるおそれがある。

本発明は、空気がゴム座の下方を通過して外部に漏れるのを防止することのできる空気ばね、及び空気ばね用ゴム座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たものであり、下側部材に、ダイヤフラムの下側ビード部を保持するビードシートを形成すると共に、このビードシートに、下側ビード部を係止するゴム座を装着し、ゴム座を、ゴム製のゴム座本体に、このゴム座本体を補強しつつビードシートに載置される補強板を設けて構成し、補強板とビードシートとの間をシールするゴムパッキンを設けたものである。

上記構成によれば、ゴムパッキンを設けて、ビードシートとこれに載置されるゴム座の補強板との間をシールするので、ダイヤフラムの内部の空気がゴム座の下方を通過して外部に漏れるのを防止することができる。なお、ゴム座がダイヤフラムを係止することにより、ゴム座の上方においては、ゴムとゴムとが接触することになり、十分なシールを得ることができる。

さらに、本発明は、ダイヤフラムを、下側ビード部を係止されつつゴム座の上面を覆うと共に、中央側がゴム座よりも下方に膨出するようにし、ゴムパッキンを補強板の下面とビードシートの上面との間に配置するようにしたものである。

この構成によると、ダイヤフラムがその下側ビード部を係止するゴム座の上面を覆って、ダイヤフラムの中央側が下方に膨出するので、内部の空気圧により、ゴム座を下向きに押し付けることができる。さらに、ゴムパッキンを補強板の下面とビードシートの上面との間に配置するので、ゴムパッキンを狭圧して密着させることができ、ビードシートと補強板との間をより確実にシールすることができる。

また、下側部材の上端部に、上向きに突出して上側部材の変位を規制するストッパーを設け、このストッパーの周囲にビードシートを形成するようにしてもよい。

この構成によると、下側部材の上端部にストッパーを設けて、その周囲にビードシートを形成するので、例えば、ストッパーと共にビードシートをアルミニウムなどの軽量な素材によって形成しつつ、ストッパーの下側の部材をより高強度の素材で形成することができる。この場合、ストッパーの下側にゴム座の内周縁を挟み込んでシールすることができないが、本発明の構成を採用することにより、ゴム座の下方からの空気の漏れを防止することができる。

また、本発明は、空気ばねに装備する空気ばね用ゴム座を提供する。すなわち、本発明は、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てなる空気ばねに装備され、前記下側部材に形成されたビードシートに装着されて前記ダイヤフラムの下側ビード部を係止する空気ばね用ゴム座であって、ゴム製のゴム座本体に、該ゴム座本体を補強しつつビードシートに載置される補強板を設けてなり、前記補強板とビードシートとの間をシールするゴムパッキンが設けられ、該ゴムパッキンは、補強板の下面とビードシートの上面との間に配置されたことを特徴とする空気ばね用ゴム座を提供する。

この構成によると、上記の空気ばねの構成を採用することによる効果と同じ効果を奏することができる。

以上のとおり、本発明によると、ゴムパッキンを設けて、ビードシートとこれに載置されるゴム座の補強板との間をシールするようにしているので、ダイヤフラムの内部の空気がゴム座の下方を通過して外部に漏れるのを防止することができる。

さらに、例えば、下側部材の上端部にストッパーを設ける場合においては、本発明の構成を採用することにより、ストッパーの下側にゴム座の内周縁を挟み込んでシールする必要がなく、ストッパー及びその周囲のビードシートをアルミニウムなどの軽い素材によって一体に形成することができ、空気ばねの軽量化を図ることができる。

本発明に係る空気ばねの断面図 ゴム座の拡大断面図 下側ビード部が劣化した空気ばねの要部拡大図 従来の空気ばねの断面図 従来のゴム座の拡大断面図 従来の空気ばねの空気の漏れを示す図

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積層ゴム３及びストッパー４との間に、筒状のダイヤフラム５を介装した構造とされ、そのストッパー４の周囲に、ダイヤフラム５の下側ビード部６を保持するビードシート７が形成されると共に、ビードシート７に、下側ビード部６を係止するゴム座８が装着され、さらに、ゴム座８に、ビードシート７との間をシールするゴムパッキン９が設けられている。

上面板２は、例えば鋼製で周縁部を下向きに折曲した円板状とされ、その中央の円穴に嵌合された筒状のボス部１０が、例えば車体側に係合すると共に、ダイヤフラム５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の下面側には、ボス部１０を取り囲むようにして下向きに突出するストッパー受台１１が設けられ、このストッパー受台１１の側面から上面板２の周縁部下面側に至る範囲に上面ゴム部１２が設けられている。

ストッパー受台１１は、ストッパー４と接触して上面板２の下向きの変位を規制すると共に、上面ゴム部１２を介して外側に、ダイヤフラム５の上側ビード部１３を被せてシールしつつ保持するようになっている。

積層ゴム３は、複数のドーナツ形のゴム及び鋼板を交互に積層した構造とされ、その上側にストッパー４がボルト締結されている。

ストッパー４は、積層ゴム３とほぼ同径で、例えばアルミニウム製の厚板とされ、上向きに突出して上面板２の下向きの変位を規制すると共に、その外周部の下部が径方向外向きに突出してビードシート７を構成している。ビードシート７の外縁部には、ゴム座８が装着され、このゴム座８に係止されて径方向外向きの広がりを規制されたダイヤフラム５の下側ビード部６が、ビードシート７に保持されつつストッパー４の側周面に密着してシールするようになっている。

図２に示すように、ゴム座８は、断面略Ｌ形でリング状のゴム製のゴム座本体１４に鋼製リング１５を埋設すると共に、鋼製リング１５と一体化した断面Ｌ形の補強板１６をゴム座本体１４の下面及び内周面に加硫接着した構造とされ、鋼製リング１５及び補強板１６が協同してゴム座本体１４を補強する。このゴム座８は、断面形状の上面側を略Ｒ状に設定され、下側ビード部６を係止したダイヤフラム５を滑らかに下方に導くようになっている。

補強板１６のＬ形断面の下面中央部に、ビードシート７との間をシールするゴムパッキン９が加硫接着され、このゴムパッキン９を介在させて、ビードシート７の外縁のコーナー部に補強板１６を載置するようになっている。なお、ゴムパッキン９は、補強板１６の一部に設けるだけでなく、補強板１６の下面及び内周面の全面を覆うように設けることもできる。

ダイヤフラム５は、筒状のゴム膜に補強コードなどを埋設して補強した構造とされ、中央側よりも増厚された上側ビード部１３及び下側ビード部６を上面板２及びビードシート７に保持されて密封されている。このダイヤフラム５は、内側に空気を封入されて、下端を上向きに押し込まれ、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支持するようになっている。

空気を封入されて下端を上向きに押し込まれたダイヤフラム５は、増厚された下側ビード部６をゴム座８に係止されつつ、このゴム座８の上面を覆うと共に、ゴム座８の上面のＲ形状によって下方に導かれた中央側がゴム座８よりも外側かつ下方に膨出する。これにより、空気圧を受けたダイヤフラム５によってゴム座８が下向きに押し付けられ、補強板１６の下面とビードシート７の上面との間に配置されたゴムパッキン９が狭圧されて密着し、ビードシート７とゴム座８との間をシールする。

上記構成によれば、ゴムパッキン９によってビードシート７とゴム座８との間をシールするので、万が一、ダイヤフラム５の下側ビード部６を構成するゴムが損傷したとしても、内部の空気がゴム座８の下方を通過して外部に漏れるのを防止することができる。

つまり、図３に示すように、万が一、熱老化などによって、下側ビード部６を構成するゴムが損傷すると、下側ビード部６とストッパー４の側周面及びビードシート７の上面との間に隙間１７が生じるおそれがある。

この隙間１７によって、下側ビード部６のゴム自体によるシール機能を失うことになるが、補強板１６の下面とビードシート７の上面との間をゴムパッキン９がシールするので、内部の空気がゴム座８の下方を通過して外部に漏れるのを防止することができる。しかも、空気圧を受けたダイヤフラム５がゴム座８を下向きに押し付けるので、ゴムパッキン９を補強板１６及びビードシート７に密着させてシール機能を高めることができる。なお、ゴム座８の上方は、ダイヤフラム５及びゴム座本体１４のゴム同士の接触であり、十分なシール機能が得られる。

ここで、本発明品と従来品のシール機能の相違について説明する。まず、ダイヤフラム５の下側ビード部６のうち、ストッパー４の側周面と接触する部位に傷をつけた上で、空気ばねを組み立てて内圧及び変位を付与すると、従来品では空気の漏れが生じたが、本発明品では空気の漏れを生じなかった。また、１００℃の環境において、本発明品と従来品を損傷のない状態で、内圧及び変位を付与して熱老化試験を行ったところ、従来品では、約１４０時間で空気の漏れが生じたが、本発明品では、約２６０時間に至っても空気の漏れを生じなかった。

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、ゴムパッキン９は、補強板１６とビードシート７との間にあればよく、補強板１６と一体に設けるだけでなく、ビードシート７と一体に設けることもでき、さらに、補強板１６とビードシート７との間に別体のゴムパッキン９を配置することもできる。また、ビードシート７は、ストッパー４の周囲に形成するだけでなく、ストッパー４とは独立して形成することもできる。また、ダイヤフラム５は、下方に膨出するだけでなく、単に外向きに膨出するものであってもよい。

１ 空気ばね
２ 上面板（上側部材）
３ 積層ゴム（下側部材）
４ ストッパー（下側部材）
５ ダイヤフラム
６ 下側ビード部
７ ビードシート
８ ゴム座
９ ゴムパッキン
１０ ボス部
１１ ストッパー受台
１２ 上面ゴム部
１３ 上側ビード部
１４ ゴム座本体
１５ 鋼製リング
１６ 補強板
１７ 隙間

Claims (3)

1. 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てなる空気ばねであって、
   前記下側部材に、ダイヤフラムの下側ビード部を保持するビードシートが形成されると共に、該ビードシートに、前記下側ビード部を係止するゴム座が装着され、
   前記ゴム座は、ゴム製のゴム座本体に、該ゴム座本体を補強しつつビードシートに載置される補強板を設けてなり、前記補強板とビードシートとの間をシールするゴムパッキンが設けられ、
   前記ダイヤフラムは、下側ビード部を係止されつつゴム座の上面を覆うと共に、中央側がゴム座よりも下方に膨出し、前記ゴムパッキンは、補強板の下面とビードシートの上面との間に配置されたことを特徴とする空気ばね。
2. 前記下側部材の上端部に、上向きに突出して上側部材の変位を規制するストッパーが設けられ、該ストッパーの周囲に前記ビードシートが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。
3. 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てなる空気ばねに装備され、前記下側部材に形成されたビードシートに装着されて前記ダイヤフラムの下側ビード部を係止する空気ばね用ゴム座であって、
   ゴム製のゴム座本体に、該ゴム座本体を補強しつつビードシートに載置される補強板を設けてなり、前記補強板とビードシートとの間をシールするゴムパッキンが設けられ、該ゴムパッキンは、補強板の下面とビードシートの上面との間に配置されたことを特徴とする空気ばね用ゴム座。

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