JP6946178B2 - 空気ばね及び台車 - Google Patents

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Description

本発明は空気ばね及び台車に関する。
従来から、圧縮空気の弾力性を利用した空気ばねは知られている。従来の空気ばねの一例が、例えば特開2012−145135号公報に記載されている。この文献に記載された空気ばねは、上下方向の変位量を制限するためのストッパを備えており、ハンドルを操作して可動体を中心軸の回りに回転させることによりストッパ面を有する可動体が上下方向に移動するようになっている。可動体を上下動可能に保持する保持体の下面にはハンドルのピン孔に挿通したピンを挿入する複数のピン挿入孔が形成されている。可動体が高さ方向に位置決めされた状態で、ハンドルを保持体に対して固定することによって、ストッパ面の高さが維持できるようになっている。ピン孔に挿通したピンは、割りピンによってピン孔からの脱落が防止される。
特開2012−145135号公報
本発明の一態様である空気ばねは、外筒と、外筒と組み合わされる内筒と、外筒と内筒とを連結し、外筒と内筒との間に内部空間を形成するダイヤフラムと、内筒上で回動可能となるように内部空間に配置され、外筒が必要以上に内筒側に移動するのを抑制可能なストッパアセンブリと、ストッパアセンブリを内筒上で回動させるためのハンドルと、ハンドルから立ち上がるようにハンドルに装着されたガイド部材と、ガイド部材のガイド孔に挿着され、ハンドルを位置決めするための位置決め部材と、内筒に設けられ、位置決め部材を受け入れ可能な位置決め孔と、位置決め孔に位置決め部材が挿入された状態で位置決め部材を内筒に保持するための保持機構と、を備え、位置決め孔に位置決め部材が挿入されることにより内筒に対するストッパアセンブリの位置が決められる。
本発明の実施の形態1における空気ばねの模式的な断面図である。 内筒の内部構造例の模式的な平面図である。 外筒の内部構造例の模式的な平面図である。 外筒側から見た空気ばねの模式的な透視図である。 本発明の実施の形態1におけるガイド部材とその近傍を拡大した模式的な透視断面図である。 位置決め孔とその近傍を拡大した一例の模式的な透視断面図である。 位置決め孔とその近傍を拡大した他の一例の模式的な透視断面図である。 本発明の実施の形態2におけるガイド部材とその近傍を拡大した模式的な透視断面図である。 本発明の実施の形態2におけるガイド部材とその近傍を拡大した模式的な透視断面図である。 本発明の実施の形態3に係る台車の側面図である。
[本開示が解決しようとする課題]
以下、図1〜図9を用いて、本発明の実施の形態における空気ばねを説明するが、その前に、上述した特許文献1(特開2012−145135号公報)に記載の空気ばねが包含する課題について説明する。
まず、上記特許文献1に記載の空気ばねについて説明する。この空気ばね(1)では、ハンドル(19)を操作してストッパ面(6)を有する可動体(7)を回転させることによりストッパ面(6)を上下に移動させることができる。そして、可動体(7)を高さ方向に位置決めした状態で、保持体(8)の下面に形成された複数のピン挿入孔(44)にハンドル(19)のピン孔(28)に挿通したピン(43)を挿入し、当該ピン(43)に割りピン(45)を取り付けることによって、当該ピン(43)のピン孔(28)からの脱落を防止している。
しかしながら、特許文献1に記載の空気ばね(1)においては、ピン(43)の挿入後に割りピン(45)を水平方向に挿入する必要があるが、ベローズ(2)等によって水平方向の空間が遮られている。そのため、割りピン(45)を用いてピン(43)の固定作業をする空間が狭く、割りピン(45)を用いたピン(43)の固定作業が困難であった。
[本開示の効果]
本実施の形態の空気ばねは、上記のような特許文献1に記載の空気ばねにおける課題を解決可能である。本実施の形態の空気ばねは、ハンドルから立ち上がるようにハンドルに装着されたガイド部材を備えているので、ガイド部材のガイド孔に位置決め部材を鉛直方向から挿入することができる。これにより、本実施の形態の空気ばねにおいては、特許文献1に記載の空気ばねのように割りピンを水平方向から挿入してピンの脱落を防止するといった困難な作業を回避することができる。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態を列挙して説明する。
(1)本発明の一態様に係る空気ばねは、外筒と、内筒と、ダイヤフラムと、ストッパアセンブリと、ハンドルと、ガイド部材と、位置決め部材と、保持機構とを備える。内筒は、外筒と組み合わされる。ダイヤフラムは、外筒と内筒とを連結し、外筒と内筒との間に内部空間を形成する。ストッパアセンブリは、内筒上で回動可能となるように内部空間に配置され、外筒が必要以上に内筒側に移動するのを抑制可能とする。ハンドルは、ストッパアセンブリを内筒上で回動させる。ガイド部材は、ハンドルから立ち上がるようにハンドルに装着される。位置決め部材は、ガイド部材のガイド孔に挿着され、ハンドルを位置決めするのに用いられる。位置決め孔は、内筒に設けられ、位置決め部材を受け入れ可能とする。保持機構は、位置決め孔に位置決め部材が挿入された状態で位置決め部材を内筒に保持する。位置決め孔に位置決め部材が挿入されることにより内筒に対するストッパアセンブリの位置が決められる。
(2)上記(1)に係る空気ばねにおいては、ガイド孔と位置決め孔とは同一方向に延在していてもよい。
(3)上記(1)または(2)に係る空気ばねにおいて、位置決め孔は、内筒を貫通していてもよい。
(4)上記(3)に係る空気ばねにおいて、位置決め孔はガイド孔と反対側の端が少なくともダイヤフラムによって塞がれていてもよい。
(5)上記(1)または(2)に係る空気ばねにおいて、位置決め孔は、ガイド孔と反対側の端が内筒によって塞がれていてもよい。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1つに係る空気ばねにおいて、ガイド部材は、ガイド部材の一端がハンドルの開口に嵌め込まれることにより装着されていてもよい。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか1つに係る空気ばねにおいて、ガイド孔は、ガイド部材を貫通していてもよい。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか1つに係る空気ばねにおいて、ガイド部材は、ストッパアセンブリを回動する際の把持部となってもよい。
(9)上記(1)〜(8)のいずれか1つに係る空気ばねにおいて、位置決め部材は雄ネジであって、位置決め孔は雌ネジであって、位置決め部材と位置決め孔とが螺合していてもよい。
(10)上記(9)に係る空気ばねにおいて、保持機構は、雄ネジのネジ山およびネジ溝と、雌ネジのネジ山およびネジ溝であってもよい。
(11)上記(1)〜(8)のいずれか1つに係る空気ばねにおいて、位置決め部材は可動部と固定部とを備えたプランジャであって、固定部がガイド部材に保持されていてもよい。
(12)上記(11)に係る空気ばねにおいて、可動部に内筒の外表面が接しているときには可動部はガイド孔の内部に引っ込んでおり、可動部に内筒の外表面が接しなくなったときには可動部は位置決め孔の中に入ってもよい。
(13)本開示の一態様に係る台車は、(1)〜(12)のいずれかの空気ばねを備えている。これにより、外筒から内筒に向かう方向に垂直な方向に対して振動が加わったとしても、空気ばねが破損することを抑制することができる。
[本願発明の実施形態の詳細]
次に本願発明の実施形態の詳細について説明する。なお、実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態1における空気ばねを示す。図1に示すように、空気ばね10は、外筒1と、内筒9と、ダイヤフラム4と、ストッパアセンブリ2と、ハンドル5と、空間部3を主に有している。外筒1は、中央部の平板部37aおよび周縁部に側壁部37bを有する上面板37と、平板部37aから突出する複数の突出部11〜14と、平板部37aから立ち上がり、突出部11〜14よりも外側に位置するリング状凸部16とを有している。上面板37の平板部37aの中央部に穴部を設け、この穴部に連結部17を装着する。突出部11〜14は、円筒状の形状を有し、図1に示すように、それぞれ異なる高さを有する。突出部11〜14は、図1の例では、中空であるが、中実であってもよい。
内筒9は、図1に示すように、中央部に設けられた穴部24と、この穴部24の周囲に上面部を有する下面板19と、この下面板19から立ち上がるフランジ部18を含む。ストッパアセンブリ2は、下面板19の上面部に配置される。ストッパアセンブリ2は、円筒状の形状を有する複数のストッパ部21と、ストッパ部21が載置されるベース部22と、下面板19の中央部の穴部24に挿着されるリング部23とを有する。ストッパ部21は、外筒1が内筒9側へ所定量以上移動するのを抑制する機能を有する。
図1に示すように、ダイヤフラム4は、外筒1と内筒9とを連結し、これらの間に空間部3を形成する。ダイヤフラム4の一端側の部分は、外筒1の側壁部37bと平板部37aとに沿って延在し、ダイヤフラム4の一端は、外筒1のリング状凸部16に当接される。ダイヤフラム4の他端は、内筒9の周縁部上に載置され、内筒9のフランジ部18に当接される。それにより、空気ばね10の内部空間である空間部3を密閉空間とすることができる。ダイヤフラム4と内筒9の周縁部との間には、ゴム座26が配置される。
内筒9の下には、底板8が配置される。底板8は、中央部に筒状部を有しており、この筒状部は、ストッパアセンブリ2のリング部23内に挿着される。内筒9には、ネジ穴33が設けられ、底板8に挿通したボルト28をネジ穴33に螺合することで、内筒9に底板8を固定することができる。内筒9と底板8間に、ストッパアセンブリ2を回動操作するためのハンドル5が配設される。ハンドル5は水平方向に延在している。ハンドル5の一端は、ネジ25によりリング部23に固定されている。ハンドル5の他端は、底板8よりも外側にある。空気ばね10の中心軸38を軸としてハンドル5を回動させることによって、ストッパアセンブリ2が下面板19上を回動する。底板8の下には、積層ゴム部6が配置される。なお、本実施の形態において、水平方向は中心軸38に直交する方向を意味し、鉛直方向は中心軸38に平行な方向を意味する。
ハンドル5の外側の一端にはハンドル5から鉛直方向の下方側に向けて立ち上がるように、ガイド部材7がハンドル5に装着されている。ガイド部材7のガイド孔27にはハンドル5を位置決めするための位置決め部材31が挿着されている。内筒9の下面板19には位置決め部材31を受け入れ可能な位置決め孔9aが設けられている。ハンドル5はストッパアセンブリ2に固定されている。そのため、位置決め部材31の先端が位置決め孔9aに挿入されることによって、内筒9に対するハンドル5の位置が決められるとともに、内筒9に対するストッパアセンブリ2の位置も決められる。
図2に、内筒9の内部構造例の模式的な平面図を示す。図2に示すように、ストッパアセンブリ2は、3つのベース部22を備え、各ベース部22の外側端部上にストッパ部21がそれぞれ固定されている。3つのベース部22の各々は、リング部23から外周側へ延在している。平面視において、3つのストッパ部21の各々は、たとえば0°、120°および240°に位置に配置されている。
ハンドル5を回動操作することにより、3つのベース部22が同時に回動され、それに伴い3つのストッパ部21も同時に回動されることとなる。このとき、3つのベース部22は、内筒9の下面板19の上面部上を摺動することとなる。
図3に、外筒1の内部構造例の模式的な平面図を示す。図3に示すように、平面視において4種類の高さの突出部11〜14が等間隔で配置される。図3の例では、それぞれ異なる高さを有する4種類の突出部11〜14が3セット設けられている。複数の突出部11〜14の各々は、リング状凸部16の内側であって、かつ連結部17の外側に設けられている。複数の突出部11〜14の各々は、環状に設けられている。
図4に、外筒側から見た空気ばね10の模式的な透視図を示す。図4に示すように、同じ高さを有する3つの突出部11が、同じ高さを有する3つのストッパ部21に対応する位置に配置される。突出部12〜14も同様に配置される。それにより、3つのストッパ部21を回動させて、同時に同じ高さを有する3つの突出部11と対向する位置に配置することができる。外筒1が内筒9側に下がってきた際、3つの突出部11は、3つストッパ部21により支持される。
図5に、ガイド部材7とその近傍を拡大した模式的な透視断面図を示す。図5に示す例においては、雄ネジである位置決め部材31がガイド部材7のガイド孔27を貫通して、位置決め部材31の先端が雌ネジである内筒9の位置決め孔9aに挿入されて螺合されている。位置決め部材31は内筒9の位置決め孔9aと螺合することにより、内筒9に保持されている。ガイド孔27および位置決め孔9aは同一の方向(本実施の形態においては鉛直方向)に延在している。そのため、ガイド孔27に挿通された位置決め部材31を位置決め孔9aに挿入することができる。
空気ばね10は、懸架装置、防振装置、車高調整装置等の様々な用途に使用可能であるが、たとえば鉄道車両に用いられる場合には、空気ばね10は、鉄道車両の車体と台車部(台車および車輪)との間に装着される。そして、鉄道車両の使用により車輪が擦り減ると、鉄道車両の車高が低くなるため、作業者は、車高調整のためにたとえば以下の作業を行なう。
まず、位置決め部材31を内筒9に対して回転させることにより、位置決め部材31と内筒9との間の螺合を解除し、位置決め部材31をガイド部材7および内筒9から取り外す。次に、ハンドル5に装着されたガイド部材7を把持部として把持し、ハンドル5を中心軸38に対して回動させることにより、内筒9の下面板19に対してストッパアセンブリ2を回動させる。ここで、ストッパアセンブリ2は、ストッパ部21が、外筒1の突出部11〜14のうち現在の突出部の高さよりも高い突出部と向かい合う位置に来るまで回動させられる。そして、ストッパアセンブリ2の位置が決まると、位置決め部材31をガイド部材7のガイド孔27に挿通し、位置決め部材31の先端を内筒9の位置決め孔9aと螺合させながら位置決め孔9aの中に挿入する。これにより、位置決め孔9aに位置決め部材31が螺合された状態で位置決め部材31を内筒9に保持することができる。また、位置決め部材31と内筒9との螺合を解除することにより、内筒9から位置決め部材31を取り外すこともできる。本実施の形態においては、位置決め部材31と内筒9との螺合を構成する位置決め部材31のネジ山およびネジ溝、ならびに内筒9の位置決め孔9aのネジ溝およびネジ山が、位置決め孔9aに位置決め部材31が螺合された状態で位置決め部材31を内筒9に保持するための保持機構として機能する。
以上のように、本実施の形態においては、位置決め部材31を鉛直方向の下方側(本実施の形態においては内筒9側)から上方側(本実施の形態においては外筒1側)にガイド孔27を通して位置決め孔9aに螺合することによって、内筒9に対するハンドル5およびストッパアセンブリ2の位置決めが可能になる。したがって、本実施の形態においては、特許文献1に記載の空気ばねのように、ダイヤフラム4によって制限されたハンドル5の周囲の水平方向の限られた空間内で割りピンを用いてピンの脱落を防止するといった困難な作業をすることを回避することができる。
なお、本実施の形態においては、位置決め孔9aは内筒9を鉛直方向に貫通する雌ネジとなっており、ガイド孔27とは反対側の位置決め孔9aの端9bがダイヤフラム4およびゴム座26で塞がれている形態について説明したが、たとえば図6に示すように位置決め孔9aの端9bは塞がれずに開口していてもよく、たとえば図7に示すように位置決め孔9aの端9bは内筒9で塞がれていてもよい。これらの場合にも、位置決め孔9aの端9bがダイヤフラム4およびゴム座26で塞がれている場合と同様に特許文献1に記載の空気ばねにおける課題を解決することができる。
本実施の形態において、ガイド部材7は六角柱状の本体部7aと、本体部7aの一方の端に備えられた本体部7aよりも小さい六角柱状の先端部7cとを備えている。ガイド部材7の肩部7bがハンドル5に接するように、ガイド部材7の先端部7cをハンドル5の開口5aに嵌め込むことによって、ガイド部材7がハンドル5に装着されている。ただ、ガイド部材7のハンドル5への取り付け方法は特には限定されない。
本実施の形態において、位置決め部材31は、ガイド部材7のガイド孔27に挿通されている。位置決め部材31の一端は内筒9の位置決め孔9aに螺合されているが、位置決め部材31の他端は係止部材32と接合している。位置決め部材31と係止部材32との接合方法は特に限定されず、位置決め部材31と係止部材32とは一体化されていてもよい。
(実施の形態2)
次に、図8および図9を用いて、本発明の実施の形態2について説明する。図8および図9は、実施の形態2の空気ばねにおけるガイド部材7とその近傍を拡大した模式的な透視断面図である。
図8に示すように、実施の形態2では、位置決め部材31として、可動部31aと固定部31bとを備えたプランジャを用いている。具体的には、固定部31bはガイド部材7のガイド孔27に保持されており、可動部31aは鉛直方向の上方側(本実施の形態においては外筒1側)および下方側(本実施の形態においては内筒9側)に移動自在となっている。たとえば、位置決め部材31としてのプランジャは、円筒状の固定部31bの鉛直方向に延在する中空部にばねを有し、当該ばね上に可動部31aが設置された構成となっている。そして、ばねの伸縮により、可動部31aが鉛直方向の上方側および下方側に移動自在となっている。また、ガイド孔27に対する固定部31bの保持方法は特に限定されず、たとえば、固定部31bをガイド孔27に嵌め込む等の方法が挙げられる。
実施の形態2の空気ばねは、たとえば以下のようにして高さ方向の位置調整が行なわれる。まず、プランジャである位置決め部材31を鉛直方向の下方側に移動させ、位置決め部材31の可動部31aを位置決め孔9aから引き離す。次に、ガイド部材7を把持部として把持し、ハンドル5を中心軸38に対して回動させることにより、内筒9の下面板19に対してストッパアセンブリ2を回動させる。このとき、ストッパアセンブリ2は、位置決め孔9aとガイド孔27とが向かい合わなくなるように回動される。次に、位置決め部材31をガイド孔27に再度挿入して、内筒9の下面板19の外表面に位置決め部材31の可動部31aを接触させる。この段階が図8に示されている。その後、再び、ガイド部材7を把持部として把持し、ハンドル5を中心軸38の回りに回動させる。このとき、位置決め部材31の可動部31aの先端が内筒9の下面板19の外表面に接触しながら内筒9が移動する。そして、位置決め部材31の可動部31aの鉛直方向の上方側に位置決め孔9aが位置し、位置決め部材31の可動部31aが内筒9の下面板19の外表面に接触しなくなったときには、図9に示すように、位置決め部材31の可動部31aが鉛直方向の上方側に付勢されて、位置決め孔9aの中に挿入される。
上記以外の構成は、実施の形態1の場合と同様であるため、その説明については省略する。
(実施の形態3)
以下に、実施の形態3に係る台車の構成について説明する。
図10は、実施の形態3に係る台車の側面図である。図10に示すように、実施の形態3に係る台車は、空気ばね10と、台車枠81と、車軸82と、車輪83とを有している。台車枠81は、側梁81aと側梁81bとを有している。車輪83は、車軸82の両端に取り付けられている、車軸82は、台車枠81に取り付けられている。より具体的には、台車枠81は、側梁81a及び側梁81bが軸ばね(図示せず)を介して車軸82に受け支えられることにより、車軸82に取り付けられている。空気ばね10は、実施の形態1および実施の形態2のいずれかに係る空気ばねである。空気ばね10は、台車枠81に取り付けられている。より具体的には、空気ばね10の積層ゴム6の側が台車枠81に取り付けられている。
以下に、実施の形態3に係る台車の効果について説明する。
上記のとおり、実施の形態3に係る台車は、実施の形態1および実施の形態2のいずれかに係る空気ばね10を有している。そのため、実施の形態3に係る台車によると、外筒1から内筒2に向かう方向に垂直な方向に対して振動が加わったとしても、空気ばね10が破損することを抑制することができる。
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の特徴を適宜組合せることも当初から予定している。また、今回開示した実施の形態はすべての点での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。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。
1 外筒、2 ストッパアセンブリ、3 空間部、4 ダイヤフラム、5 ハンドル、5a 開口、6 積層ゴム、7 ガイド部材、7a 本体部、7b 肩部、7c 先端部、8 底板、9 内筒、9a 位置決め孔、9b 端、10 空気ばね、11、12、13、14 突出部、16 リング状凸部、17 連結部、18 フランジ部、19 下面板、21 ストッパ部、22 ベース部、23 リング部、24 穴部、25 ネジ、26 ゴム座、27 ガイド孔、28 ボルト、31 位置決め部材、31a 可動部、31b 固定部、32 係止部材、33 ネジ穴、37 上面板、37a 平板部、37b 側壁部、38 中心軸、81 台車枠、82 車軸、83 車輪。

Claims (13)

  1. 外筒と、
    前記外筒と組み合わされる内筒と、
    前記外筒と前記内筒とを連結し、前記外筒と前記内筒との間に内部空間を形成するダイヤフラムと、
    前記内筒上で回動可能となるように前記内部空間に配置され、前記外筒が必要以上に前記内筒側に移動するのを抑制可能なストッパアセンブリと、
    開口を有し、前記ストッパアセンブリを前記内筒上で回動させるためのハンドルと、
    先端部と肩部と本体部とを有し、前記先端部は前記本体部よりも小さく、前記肩部が前記ハンドルに接触するように前記先端部を前記ハンドルの前記開口に挿入することで前記ハンドルから立ち上がるように前記ハンドルに装着されたガイド部材と、
    前記ガイド部材のガイド孔に挿着され、前記ハンドルを位置決めするための位置決め部材と、
    前記内筒に設けられ、前記位置決め部材を受け入れ可能な位置決め孔と、
    前記位置決め孔に前記位置決め部材が挿入された状態で前記位置決め部材を前記内筒に保持するための保持機構と、を備え、
    前記位置決め孔に前記位置決め部材が挿入されることにより前記内筒に対する前記ストッパアセンブリの位置が決められる、空気ばね。
  2. 前記ガイド孔と前記位置決め孔とは同一方向に延在している、請求項1に記載の空気ばね。
  3. 前記位置決め孔は、内筒を貫通している、請求項1または請求項2に記載の空気ばね。
  4. 前記位置決め孔は、前記ガイド孔と反対側の端が前記内筒によって塞がれている、請求項1または請求項2に記載の空気ばね。
  5. 前記位置決め孔は、前記ガイド孔と反対側の端が前記ダイヤフラムによって塞がれている、請求項1または請求項2に記載の空気ばね。
  6. 前記ガイド部材は、前記ガイド部材の一端が前記ハンドルの開口に嵌め込まれることにより装着されている、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の空気ばね。
  7. 前記ガイド孔は、前記ガイド部材を貫通している、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の空気ばね。
  8. 前記ガイド部材は、前記ストッパアセンブリを回動する際の把持部となる、請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の空気ばね。
  9. 前記位置決め部材は雄ネジであって、
    前記位置決め孔は雌ネジであって、
    前記位置決め部材と前記位置決め孔とが螺合している、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の空気ばね。
  10. 前記保持機構は、前記雄ネジのネジ山およびネジ溝と、前記雌ネジのネジ山およびネジ溝である、請求項9に記載の空気ばね。
  11. 前記位置決め部材は可動部と固定部とを備えたプランジャであって、
    前記固定部が前記ガイド部材に固定されている、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の空気ばね。
  12. 前記可動部は、前記内筒の外表面が上方にあるときには前記ガイド孔の内部に引っ込んでおり、前記位置決め孔が上方に来たときに前記位置決め孔の中に入る、請求項11に記載の空気ばね。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の前記空気ばねを備える、台車。
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