JP7038968B2 - 空気ばね及び台車 - Google Patents

Description

本発明は、空気ばね及び台車に関する。

特開２０００－３５０７５号公報（特許文献１）には、内筒と、外筒と、内筒と外筒との間に配置されたべローズと、内筒に対して回転可能に設けられたストッパとを備える空気ばねが開示されている。特許文献１に記載の空気ばねにおいては、外筒には複数の高さが異なる被支持面が設けられている。特許文献１に記載の空気ばねにおいては、ストッパは、内筒に支持されている隆起部が設けられている。

特開２０１２－１７７６９号公報（特許文献２）には、上支持部と、下支持部と、上支持部と下支持部との間に配置されたダイヤフラムとを備える空気ばねが開示されている。特許文献２記載の空気ばねにおいては、上支持部には上ストッパ部材が設けられている。特許文献２に記載の空気ばねにおいては、下支持部上において移動可能な下ストッパ部材が設けられている。

特開２０００－３５０７５号公報 特開２０１２－１７７６９号公報

本開示に係る空気ばねは、内筒と、内筒上に設けられた外筒と、外筒と内筒とに連結されたダイヤフラムと、内筒の周方向に対して回転可能に設けられたストッパとを備えている。

ストッパは、外筒側に向かって隆起し、かつストッパを周方向に回転させることにより内筒上において周方向に沿って移動するストッパ隆起部を有している。外筒は、内筒側に向かって隆起している複数の外筒隆起部を有している。外筒隆起部の各々は、高さが異なっている。外筒隆起部及びストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、外筒から内筒に向かう方向に垂直な方向の変形に対して復元可能となっている。

図１は、実施形態１に係る空気ばねの断面図である。 図２は、ストッパの上面図である。 図３は、外筒の内筒側からみた上面図である。 図４は、外筒隆起部の配置を示す模式図である。 図５Ａは、外筒隆起部における拡大断面図である。 図５Ｂは、外筒隆起部の変形の態様を示す図である。 図６は、外筒隆起部の第１の変形例における拡大断面図である。 図７は、外筒隆起部の第２の変形例における拡大断面図である。 図８は、ストッパ隆起部における拡大断面図である。 図９は、ストッパ隆起部の第１の変形例における拡大断面図である。 図１０は、ストッパ隆起部の第２の変形例における拡大断面図である。 図１１は、実施形態２に係る空気ばねの断面図である。 図１２は、実施形態２に係る外筒隆起部における拡大断面図である。 図１３は、実施形態２に係るストッパ隆起部における拡大断面図である。 図１４は、比較例に係る空気ばねの断面図である。 図１５は、実施形態３に係る台車の側面図である。

［本開示の解決しようとする課題］
例えば特許文献１に記載の空気ばねにおいては、空気ばねの使用中に、外筒が内筒に対して上下動することにより、振動の減衰が行われる。この外筒の上下動は、非支持面を隆起部により支持することで規制される。しかしながら、特許文献１に記載の空気ばねに対して、外筒を内筒に対して回転、水平移動させる振動など、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る場合がある。この際に、被支持面の側面と隆起部の側面とが衝突するおそれがある。この衝突の結果、被支持面又は隆起部が破損するおそれがある。

［本開示の効果］
本開示に係る空気ばねによると、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。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

（１）本開示の実施形態の一態様に係る空気ばねは、内筒と、内筒上に設けられた外筒と、外筒と内筒とに連結されたダイヤフラムと、内筒の周方向に対して回転可能に設けられたストッパとを備えている。

ストッパは、外筒側に向かって隆起し、かつ内筒上において周方向に沿って移動するストッパ隆起部を有している。外筒は、内筒側に向かって隆起している複数のストッパ隆起部を有している。複数の外筒隆起部の各々は、高さが異なっている。外筒隆起部及びストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、外筒から内筒に向かう方向の変形に対して復元可能となっている。

（１）の空気ばねによると、外筒から内筒に向かう方向に垂直な方向への振動等により外筒隆起部とストッパ隆起部とが接触したとしても、外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損することを抑制することができる。

（２）（１）の空気ばねにおいて、外筒隆起部及びストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、底面と上面との間に可撓層を有していてもよい。

（２）の空気ばねによると、外筒が内筒に対して回転、水平移動して外筒隆起部とストッパ隆起部とが接触したとしても、外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損することを抑制することができる。

（３）（２）の空気ばねにおいて、金属層が設けられていてもよく、金属層と可撓層とが積層されていてもよい。

（３）の空気ばねによると、外筒隆起部又はストッパ隆起部の圧縮方向に対する剛性を確保しつつ、外筒が内筒に対して回転、水平移動して外筒隆起部とストッパ隆起部とが接触しても、外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損することを抑制することができる。

（４）（２）又は（３）の空気ばねにおいて、可撓層はエラストマーにより形成されていてもよい。

（４）の空気ばねによると、外筒が内筒に対して回転、水平移動して外筒隆起部とストッパ隆起部とが接触したとしても、外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損することを抑制することができる。

（５）（４）の空気ばねにおいて、エラストマーはゴム材料であってもよい。
（５）の空気ばねによると、外筒が内筒に対して回転、水平移動して外筒隆起部とストッパ隆起部とが接触したとしても、外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損することを抑制することができる。

（６）（１）～（５）の空気ばねにおいて、複数の外筒隆起部の各々は、周方向に沿って高さの順に配列されていてもよい。

（６）の空気ばねによると、高さ調整の容易性と外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損しがたさとを両立することが可能となる。

（７）（１）～（６）の空気ばねにおいて、ストッパ隆起部の数は複数であってよく、外筒は複数の外筒隆起部の組を複数有しており、組の数はストッパ隆起部の数に等しくてもよい。

（７）の空気ばねによると、外筒の内筒に対する上下動の規制の確実性と外筒隆起部又はストッパ隆起部が破損しがたさとを両立することが可能となる。

（８）本発明の実施形態の一態様に係る空気ばねは、内筒と、内筒上に設けられた外筒と、外筒と内筒とに連結されたダイヤフラムと、内筒の周方向に対して回転可能に設けられたストッパとを備えている。ストッパは、外筒側に向かって隆起し、かつ内筒上において周方向に沿って移動するストッパ隆起部を有している。外筒は、内筒側に向かって隆起する隆起部を有しており、外筒隆起部及びストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、可撓層と金属層とを有しており、金属層は可撓層に積層されている。

（８）の空気ばねによると、外筒隆起部及びストッパ隆起部の損傷を抑制しつつ、外筒の内筒側への移動の規制を十分に行うことが可能となる。

（９）本開示の一態様に係る台車は、（１）～（７）の空気ばねを備えている。
（９）の台車によると、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。

[本開示の実施形態の詳細]
以下に、本開示の実施形態の詳細を図を参照して説明する。なお、各図中同一または相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。さらに、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は、図面の明瞭化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。

（実施形態１）
以下に、実施形態１に係る空気ばねの全体構成について説明する。

図１は、実施形態１に係る空気ばねの断面図である。図１に示すように、実施形態１に係る空気ばねは、外筒１と、内筒２と、ダイヤフラム３と、ストッパ４とを有している。また、実施形態１に係る空気ばねは、下面板５と、積層ゴム６とを有している。

外筒１と内筒２とは、重ねられて配置されている。すわなち、内筒２上に、外筒１が配置されている。外筒１の内筒２と対向している側の面には、外筒隆起部１１が設けられている。外筒隆起部１１は、内筒２側に向かって隆起している。外筒隆起部１１の構成の詳細については、後述する。

内筒２は、穴２１を有している。穴２１は、内筒２の中央に設けられている。下面板５は、円筒状軸部５１を有している。円筒状軸部５１は、下面板５の内筒２に取り付けられている側の中央に設けられている。円筒状軸部５１は、穴２１に挿入されている。内筒２は、例えばボルト、ナットにより下面板５に締結されている。これにより、内筒２は、下面板５に取り付けられている。

下面板５は、内筒２が取り付けられている側の反対側において、積層ゴム６に取り付けられている。なお、図示されていないが、積層ゴム６は、鉄道車両の台車に取り付けられる。積層ゴム６の鉄道車両の台車に取り付けられている側から外筒までの距離、すなわち実施形態１に係る空気ばねの高さを、高さＨとする。

外筒１と内筒２とには、ダイヤフラム３が連結されている。ダイヤフラム３と外筒１及び内筒２との連結は、気密に行われている。これにより、外筒１、内筒２及びダイヤフラム３により画されている空間内には、空気が充填されている。ダイヤフラム３には、例えばゴム等が用いられる。

図２は、ストッパ４の上面図である。図２に示すように、ストッパ４は、台座４１と、円筒部４２と、ストッパ隆起部４３とを有している。台座４１は平板形状である。

台座４１は、中央部４１ａと分岐部４１ｂとを有している。中央部４１ａは、平面視において、円環形状を有している。分岐部４１ｂは、中央部４１ａの外周から、放射状に延在している。分岐部４１ｂの数は、１以上である。分岐部４１ｂの数は、好ましくは複数である。複数の分岐部４１ｂが設けられる場合、各々の分岐部４１ｂの長さは、等しくなっている。複数の分岐部４１ｂが設けられる場合、複数の分岐部４１ｂの各々は、均等な間隔で配置されていることが好ましい。図２中では、分岐部４１ｂは、１２０°の間隔で３箇所に設けられている。なお、分岐部４１ｂを設ける数については、これに限定されるものではない。

図１に示すように、中央部４１ａの下面側に、円筒部４２が設けられている。分岐部４１ｂの上面側に、ストッパ隆起部４３が設けられている。ストッパ隆起部４３は、外筒１に向かって隆起した形状を有している。上記のとおり、分岐部４１ｂの数は１以上であるため、ストッパ隆起部４３の数も１以上である。複数のストッパ隆起部４３が設けられる場合、各々のストッパ隆起部４３の高さは等しい。なお、ストッパ隆起部４３の構成の詳細については、後述する。

円筒部４２は、穴２１の内壁面と円筒状軸部５１の外周面との間に挿入されている。すなわち、円筒部４２の内周面と円筒状軸部５１の外周面とが対向し、円筒部４２の外周面と穴２１の内壁面が対向している。これにより、ストッパ４の分岐部４１ｂと分岐部４１ｂ上に設けられたストッパ隆起部４３とは、内筒２上に位置することになる。

円筒部４２には、レバー４４が取り付けられている。レバー４４は、内筒２と下面板５の間から、外部に引き出されている。これにより、ストッパ４は、内筒２の周方向に回転可能となっている。ストッパ４を内筒２の周方向に回転させることにより、内筒２上に位置するストッパ隆起部４３が、内筒２の周方向に沿って移動する。なお、図示していないが、ストッパ４の位置は、ストッパ隆起部４３と外筒隆起部１１とが対向する位置において固定可能となっている。

以下に、実施形態１に係る空気ばねの外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３の構成の詳細について説明する。

図３は、外筒１を内筒２の側からみた上面図である。図３においては、参考のため、ストッパ４の形状を点線にて示してある。図３に示すように、外筒隆起部１１は、外筒１の内筒２と対向している側の面上において複数設けられている。複数の外筒隆起部１１の各々は、円環状に配列されている。複数の外筒隆起部１１は、外筒１を内筒２上に配置した際に、ストッパ４を回転させることによりストッパ隆起部４３と対向するような位置に設けられている。

複数の外筒隆起部１１の各々は、高さが異なっている。また、複数の外筒隆起部１１の各々は、内筒２の周方向に沿って連続して配列されている。このような複数の外筒隆起部１１は、１つの組となっている。この複数の外筒隆起部１１を含む組は複数であってもよい。なお、各々の組における外筒隆起部１１の配列は共通である。各々の組に属する外筒隆起部１１の数は、好ましくは４以上である。

この組の数は、ストッパ隆起部４３の数に等しいことが好ましい。上記のとおり各々の組内での外筒隆起部１１の配列は共通であるため、ストッパ隆起部４３の数が複数であって、かつこの組の数がストッパ隆起部の数に等しい場合、ストッパ隆起部４３は同一の高さを有する複数の外筒隆起部１１と同時に対向することになる。

以下において、複数の外筒隆起部１１を含む組が３つ構成されており、かつ３つの組の各々が高さの異なる４つの外筒隆起部１１（外筒隆起部１１ａ、外筒隆起部１１ｂ、外筒隆起部１１ｃ及び外筒隆起部１１ｄ）から構成されている場合を例として説明する。

図４は、外筒隆起部１１ａないし外筒隆起部１１ｄの高さの関係を示す模式図である。図４に示すように、外筒隆起部１１ａは、最も高さが低い。外筒隆起部１１ｂは、２番目に高さが低い。外筒隆起部１１ｃは、３番目に高さが低い。外筒隆起部１１ｄは、高さが最も高い。すなわち、外筒隆起部１１ａは、高さｈ１を有し、外筒隆起部１１ｂは、高さｈ２を有し、外筒隆起部１１ｃは、高さｈ３を有し、外筒隆起部１１ｄは、高さｈ４を有しており、高さｈ１＜高さｈ２＜高さｈ３＜高さｈ４との関係が充足されている。

なお、高さｈ１と高さｈ２との差、高さｈ２と高さｈ３との差及び高さｈ３と高さｈ４との差は、実施形態１に係る空気ばねが取り付けられる車両の車輪の踏面を研磨する際の車輪径に対応している。

外筒隆起部１１ａ、外筒隆起部１１ｂ、外筒隆起部１１ｃ及び外筒隆起部１１ｄは、高さの順に配列されていることが好ましい。より具体的には、外筒隆起部１１ａに隣接して外筒隆起部１１ｂが配置されており、外筒隆起部１１ｂに隣接して外筒隆起部１１ｃが配置されており、外筒隆起部１１ｃに隣接して外筒隆起部１１ｄが配列されている。なお、このように配列した場合、外筒隆起部１１ｄは、別の組に属する外筒隆起部１１ａに隣接して配置されることになる。

このことを別の観点からいえば、最も高さの低い外筒隆起部１１（すなわち、外筒隆起部１１ａ）が最も高さの高い外筒隆起部１１（すなわち、外筒隆起部１１ｄ）と隣接している箇所が存在していることになる。

図５Ａは、外筒隆起部１１の拡大断面図である。外筒隆起部１１は、底面１２と上面１３とを有している。底面１２は、外筒１側の面である。上面１３は、底面１２の反対側の面である。外筒隆起部１１は、可撓層１４を有している。可撓層１４は、底面１２と上面１３との間に配置されている。好ましくは、可撓層１４は、底面１２に接して配置されている。可撓層１４は、底面１２又は上面１３に対して平行に設けられていることが好ましい。

可撓層１４は、可撓性を有する層である。可撓層１４には、例えばエラストマーが用いられる。このエラストマーには、例えば、ゴムが用いられる。外筒隆起部１１の可撓層１４以外の部分は、例えば金属により構成されている。

これを別の観点からいえば、可撓層１４は、外筒隆起部１１の可撓層１４以外の部分よりも弾性限界が高く、かつ弾性係数が低くなっている。

図５Ｂは、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への力Ｆが作用した場合の外筒隆起部１１の変形の態様を示す図である。上記のとおり、可撓層１４は弾性係数が低くなっている。そのため、図５Ｂに示すとおり、外筒隆起部１１に外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への力Ｆ（図中の矢印）が作用した際には、主として可撓層１４が変形することにより、外筒隆起部１１が外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向へ変形する。しかしながら、上記のとおり可撓層１４は、可撓層１４以外の部分よりも弾性限界が大きい。そのため、外筒隆起部１１は、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して、復元可能となっている。

なお、外筒隆起部１１の構成は、これに限られるものではない。図６は、外筒隆起部１１の第１の変形例の拡大断面図である。図６に示すように、外筒隆起部１１は、全体がエラストマーで構成されていてもよい。すなわち、外筒隆起部１１の底面１２と上面１３との間の全てが、可撓層１４であってもよい。このような構成によっても、外筒隆起部１１を外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して復元可能とすることができる。

図７は、外筒隆起部１１の第２の変形例の拡大断面図である。図７に示すように、外筒隆起部１１は、可撓層１４と金属層１５とを有していてもよい。金属層１５は、可撓層１４に積層されている。可撓層１４及び金属層１５の数は、複数であってもよい。このような構成によっても、外筒隆起部１１を外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して復元可能とすることができる。

図８は、ストッパ隆起部４３の拡大断面図である。図９は、ストッパ隆起部４３の第１の変形例の拡大断面図である。図１０は、ストッパ隆起部４３の第２の変形例の拡大断面図である。図８、図９及び図１０に示すように、ストッパ隆起部４３は、外筒隆起部１１と同様の構成を有していることにより、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して復元可能となっていてもよい。

より具体的には、ストッパ隆起部４３は、底面４３ａと上面４３ｂとを有している。底面４３ａと上面４３ｂの間には、可撓層４３ｃが設けられている。ストッパ隆起部４３の底面４３ａと上面４３ｂとの間の全てが、可撓層４３ｃであってもよい。ストッパ隆起部４３は、複数の可撓層４３ｃと、複数の可撓層４３ｃに積層された金属層４３ｄとを有していてもよい。

なお、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３は、両方が外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して復元可能であってもよく、いずれか一方のみが外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形に対して復元可能であってもよい。

以下に、実施形態１に係る空気ばねの動作について説明する。
実施形態１に係る空気ばねは、鉄道車両に取り付けられる。ストッパ４を回転させることにより、ストッパ隆起部４３を外筒隆起部１１ａと対向する位置に移動させる。この際の実施形態１に係る空気ばねの高さＨは、高さＨ１とする。

実施形態１に係る空気ばねは、鉄道車両から振動を受けた際に、外筒１が内筒２に対して上下動する。この上下動に伴い、外筒１、内筒２及びダイヤフラム３により画される空間内に充填された空気が圧縮、膨張する。これにより、鉄道車両から実施形態１に係る空気ばねに加えられた振動が減衰する。

上記のとおり、ストッパ隆起部４３と外筒隆起部１１ａが対向しているため、外筒１の内筒２に対する上下動のストローク幅は所定の範囲に規制される。この際の実施形態１に係る空気ばねのストローク幅を、ストローク幅Ｓとする。

実施形態１に係る空気ばねが取り付けられた鉄道車両の車輪が摩耗した場合、車輪の踏面を研磨する必要がある。この研磨により、鉄道車両の車高が低下してしまう。この際に、実施形態１に係る空気ばね中の空気充填量を増加させることで高さＨを高さＨ２とする（高さＨ１と高さＨ２の差が車輪の摩耗及び研磨に伴う車高低下量に対応している）ことにより、鉄道車両の高さが維持される。

実施形態１に係る空気ばねの高さＨを高さＨ２とした場合、ストッパ隆起部４３と外筒隆起部１１ａの間隔が広くなる。そのため、ストッパ隆起部４３と外筒隆起部１１ａが対向した状態のままであると、ストローク幅が大きくなる。そのため、実施形態１に係る空気ばね中の空気充填量を増加させることに伴い、ストッパ４を回転させる。これにより、ストッパ隆起部４３が外筒隆起部１１ｂと対向する位置に移動する。上記のとおり、外筒隆起部１１ｂの高さｈ２と外筒隆起部１１ａの高さｈ１との差は、車輪の研磨に伴う車高低下量に対応している。そのため、高さＨを高さＨ２とした後においても、ストローク幅Ｓは維持されている。

このような動作を繰り返すことにより、さらに車輪の踏面が摩耗に伴って研磨されたとしても、実施形態１に係る空気ばねを鉄道車両から取り外すことなく、鉄道車両の車高が維持される。

以下に、実施形態１に係る空気ばねの効果について説明する。
実施形態１に係る空気ばねは、その使用中、外筒１が内筒２に対して上下動を行うことにより、鉄道車両からの振動を減衰させる。このような上下動に加え、実施形態１に係る空気ばねは、鉄道車両から、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を受けることがある。実施形態１に係る空気ばねが外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向に対して振動を受けた場合、外筒隆起部１１の側面とストッパ隆起部４３の側面とが衝突することがある。この衝突の結果、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向に対して変形を受ける。

しかしながら、実施形態１に係る空気ばねにおいては、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３のうちの少なくとも一方は、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向に対して復元可能とされている。そのため、外筒隆起部１１の側面とストッパ隆起部４３の側面とが衝突することにより外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けたとしても、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が破損することが抑制される。

実施形態１に係る空気ばねにおいて、外筒隆起部１１の底面１２と上面１３との間に可撓層１４が設けられている場合、又はストッパ隆起部４３の底面４３ａと上面４３ｂとの間に可撓層４３ｃが設けられている場合、可撓層１４又は可撓層４３ｃは可撓性を有しているため、外筒隆起部１１の側面とストッパ隆起部４３の側面とが衝突することにより外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けたとしても、元の位置に復元可能である。そのため、この場合には、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が破損することが抑制される。

実施形態１に係る空気ばねにおいて、外筒隆起部１１の底面１２と上面１３との間の全てが可撓層１４により形成されている場合又はストッパ隆起部４３の底面４３ａと上面４３ｂとの間の全てが可撓層４３ｃにより形成されている場合、外筒隆起部１１又はストッパ隆起部４３の弾性変形能がより大きくなる。そのため、この場合には、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が破損することがさらに抑制される。

実施形態１に係る空気ばねにおいて、可撓層１４又は可撓層４３ｃに金属層１５又は金属層４３ｄが積層されている場合、外筒隆起部１１又はストッパ隆起部４３の上下方向の圧縮変形に対する剛性が向上する。そのため、この場合には、ストローク幅Ｓをより確実に規制することが可能となる。

実施形態１に係る空気ばねにおいて、複数の外筒隆起部１１が、その高さの順にしたがって配列されている場合、ストッパ４を一定の方向に順次回転させることによって、車輪の研磨後の調整を行うことができる。そのため、車輪の研磨後の調整が容易となる。

このように異なる高さを有する複数の外筒隆起部１１を配列した場合、最も高さの低い外筒隆起部１１（すなわち、外筒隆起部１１ａ）と、最も高さの高い外筒隆起部１１（すなわち、外筒隆起部１１ｄ）とが互いに隣接して配置されることになる。その結果、実施形態１に係る空気ばねが外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への振動を受けた場合、外筒隆起部１１の側面とストッパ隆起部４３の側面とが衝突し、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けやすくなる。

しかしながら、上記のように、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３のうちの少なくとも一方は、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けたとしても、元の位置に復元可能に構成されている。そのため、この場合、車輪の研磨後の調整の容易性と外筒隆起部１１又はストッパ隆起部４３の破損のしにくさを両立させることが可能となる。

実施形態１に係る空気ばねにおいて、ストッパ隆起部４３の数が複数であり、外筒隆起部１１の組の数がストッパ隆起部４３の数に等しい場合、外筒１の内筒２に対する上下動は、複数箇所において規制される。そのため、この場合には、外筒１の内筒２に対する上下動がより確実に規制される。

この場合には、外筒１に設けられる外筒隆起部１１の総数が増加する。すなわち、外筒隆起部１１の間隔が狭くなる。その結果、実施形態１に係る空気ばねが外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への振動を受けた場合、外筒隆起部１１の側面とストッパ隆起部４３の側面とが衝突し、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３が、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けやすくなる。

しかしながら、上記のように、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３のうちの少なくとも一方は、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向への変形を受けたとしても、元の位置に復元可能に構成されている。そのため、この場合、外筒１の内筒２に対する上下動の規制の確実性と外筒隆起部１１又はストッパ隆起部４３の破損のしにくさを両立させることが可能となる。

（実施形態２）
以下に、実施形態２に係る空気ばねの構成について説明する。なお、以下においては、実施形態１と異なる点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

図１１は、実施形態２に係る空気ばねの断面図である。図１１に示すように、実施形態２に係る空気ばねは、実施形態１に係る空気ばねと同様に、外筒１と、内筒２と、ダイヤフラム３と、ストッパ４とを有している。また、実施形態２に係る空気ばねは、実施形態１に係る空気ばねと同様に、下面板５と、積層ゴム６とを有している。

外筒１は、複数の外筒隆起部１１を有している。但し、実施形態１と異なり、外筒隆起部１１の数は１であってもよい。複数の外筒隆起部１１が設けられる場合であっても、実施形態１と異なり、複数の外筒隆起部１１の各々は、同一の高さを有していてもよい。

図１２は、実施形態２に係る外筒隆起部１１の拡大断面図である。図１２に示すように、外筒隆起部１１は、可撓層１４と金属層１５とを有している。可撓層１４及び金属層１５は積層されている。可撓層１４及び金属層１５の数は、複数であってもよい。

図１３は、実施形態２に係るストッパ隆起部４３の拡大断面図である。図１３に示すように、ストッパ隆起部４３は、可撓層４３ｃと金属層４３ｄとを有している。可撓層４３ｃ及び金属層４３ｄは積層されている。可撓層４３ｃ及び金属層４３ｄの数は、複数であってもよい。

外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３は、上記の構成を有することにより、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向の変形に対して復元可能となっている。なお、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３の少なくとも一方が上記の構成を有していれば足り、外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３の双方が上記の構成を有している必要はない。

以下に、実施形態２に係る空気ばねの効果を比較例と対比することにより説明する。
図１４は、比較例に係る空気ばねの断面図である。比較例に係る空気ばねは、実施形態２に係る空気ばねと同様に、外筒１と、内筒２と、ダイヤフラム３と、ストッパ４とを有している。しかしながら、比較例に係る空気ばねの外筒隆起部１１は、全体が可撓層１４により構成されている点において、実施形態２の空気ばねと異なっている。

比較例に係る空気ばねの外筒隆起部１１は、全体が可撓層１４により構成されているため、可撓層１４は、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向の変形に対して復元可能となっている。しかしながら、比較例に係る空気ばねの外筒隆起部１１は、全体が可撓層１４により構成されているため、上面１３から底面１２に向かう方向の圧縮変形に対する剛性が低い。そのため、比較例に係る空気ばねは外筒１の内筒２側に向かう移動を十分に規制できないおそれがある。

他方、実施形態２に係る空気ばねの外筒隆起部１１は、可撓層１４と金属層１５とが積層された構成を有しているため、上面１３から底面１２に向かう方向の圧縮変形に対する剛性が高い。そのため、実施形態２に係る空気ばねによると、外筒１から内筒２に向かう方向に垂直な方向の変形に対する外筒隆起部１１及びストッパ隆起部４３の損傷を抑制しつつ、外筒１の内筒２側への移動の規制を十分に行うことが可能となる。

（実施形態３）
以下に、実施形態３に係る台車の構成について説明する。

図１５は、実施形態３に係る台車の側面図である。図１５に示すように、実施形態３に係る台車は、空気ばね７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７は、上記の実施形態１又は実施形態２に係る空気ばねである。空気ばね７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７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、実施形態３に係る台車は、実施形態１又は実施形態２に係る空気ばねである空気ばね７を有している。そのため、実施形態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７が破損することを抑制することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であり、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、上記した実施形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及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 外筒、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 外筒隆起部、１２ 底面、１３ 上面、１４ 可撓層、１５ 金属層、２ 内筒、２１ 穴、３ ダイヤフラム、４ ストッパ、４１ 台座、４１ａ 中央部、４１ｂ 分岐部、４２ 円筒部、４３ ストッパ隆起部、４３ａ 底面、４３ｂ 上面、４３ｃ 可撓層、４３ｃ 金属層、４４ レバー、５ 下面板、５１ 円筒状軸部、６ 積層ゴム、７ 空気ばね、８１ 台車枠、８２ 車軸、８３ 車輪、Ｆ 力、Ｈ，Ｈ１，Ｈ２，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４ 高さ、Ｓ ストローク幅。

Claims (7)

1. 内筒と、
   前記内筒上に設けられた外筒と、
   前記外筒と前記内筒とに連結されたダイヤフラムと、
   前記内筒の周方向に対して回転可能に設けられたストッパとを備え、
   前記ストッパは、前記外筒側に向かって隆起し、かつ前記内筒上において前記周方向に沿って移動するストッパ隆起部を有しており、
   前記外筒は、前記内筒側に向かって隆起する複数の外筒隆起部を有しており、
   前記複数の前記外筒隆起部の各々は、高さが異なっており、
   前記外筒隆起部及び前記ストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、前記外筒から前記内筒に向かう方向に垂直な方向の変形に対して復元可能となっており、
   前記外筒隆起部及び前記ストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、底面と上面との間にある可撓層と、前記可撓層に積層されている金属層とを有している、空気ばね。
2. 前記可撓層は、エラストマーである、請求項１に記載の空気ばね。
3. 前記エラストマーは、ゴムである、請求項２に記載の空気ばね。
4. 前記複数の前記外筒隆起部は、前記周方向に沿って前記高さの順に配列されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の空気ばね。
5. 前記複数の前記外筒隆起部は、前記周方向に沿って前記高さの順に配列されており、
   前記ストッパ隆起部の数は複数であり、
   前記外筒は、前記複数の前記外筒隆起部の組を複数有しており、
   前記組の数は前記ストッパ隆起部の数に等しい、請求項１～３のいずれか１項に記載の空気ばね。
6. 内筒と、
   前記内筒上に設けられた外筒と、
   前記外筒と前記内筒とに連結されたダイヤフラムと、
   前記内筒の周方向に対して回転可能に設けられたストッパとを備え、
   前記ストッパは、前記外筒側に向かって隆起し、かつ前記内筒上において前記周方向に沿って移動するストッパ隆起部を有しており、
   前記外筒は、前記内筒側に向かって隆起する外筒隆起部を有しており、
   前記外筒隆起部及び前記ストッパ隆起部のうちの少なくとも一方は、可撓層と金属層とを有しており、
   前記金属層は前記可撓層に積層されている、空気ばね。
7. 請求項１～６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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