JPH07172312A - 鉄道車両用枕ばね装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボルスターレス台車に用いるに必要な上下お
よび水平方向のばね定数ならびに減衰特性を有する十分
小型の枕ばね装置をもたらす。 【構成】 空気ばね10と、この空気ばね10に連通する補
助空気室12と、空気ばね10の上下方向に直列に積層した
４段以上のゴム質弾性体11ａ〜11ｅとを具えてなり、前
記空気ばね10の筒状ゴム膜15と上面板14または外筒との
連結部の直径Ｄ_oを、空気ばね10の標準高さにおける有
効直径Ｄ_e よりも小さくし、また少なくともこの有効直
径Ｄ_e の外側で、上面板14または外筒を筒状ゴム膜15の
外表面に接触させ、さらに、前記ゴム質弾性体の総厚さ
を60mm以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は鉄道車両とくにボルス
ターレス台車用の枕ばね装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボルスターレス台車用の枕ばね装置は、
とくに水平方向に±120mm 程度の変位を許容する必要が
あることから、ゴム膜の長さが短い、またはゴム膜の水
平方向変位が外筒によって著しく拘束される従来の空気
ばね（最大水平変位約±40mm）をそのままこの用途に使
用することは不可能である。

【０００３】そこでこの種の装置として図１に示すよう
な空気ばねが提案されている。この空気ばねでは、水平
方向変位に対する有効な復元力を得るために、その筒状
ゴム膜１の一端部と上面板２との連結部の直径Ｄ_o を空
気ばねの標準高さにおける有効直径Ｄ_e よりも大きく
し、また水平方向の許容変位を±120mm 程度とするため
に筒状ゴム膜１の長さを長くし、その有効直径Ｄ_e の円
上から半径Ｒ（≧100 mm）の曲面をもたせて筒状ゴム膜
１の他端部を内筒に連結している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この空
気ばねもまた以下のような問題点を有している。 筒状ゴム膜１と上面板２との連結部の直径Ｄ_o が有
効直径Ｄ_e よりも大きく、両者におけるセルフシール特
性を得ることができないので、これら両者の堅固な気密
シール構造が必要になり、このため組立、分解作業に多
くの工数を費すことになる。 ゴム膜全体の外径Ｄ_max が大きくなるので（Ｄ_max
≧Ｄ_e ＋200mm ）、欧米に比して狭幅の軌条上を走行す
る我国の車両に適用することが実質的に不可能であると
ともに、コストの低下を実現できない。 有効な空気減衰を得、かつ適正な上下方向ばね定数
を得るためには、通常は空気ばね容積の２倍以上の容積
を有する補助空気室を、絞り穴を介して空気ばねに接続
する必要があるところ、この空気ばねは長いゴム膜を有
し、その容積が大きいので、これに補助空気室を接続し
て空気減衰を得る場合には、上下方向のばね定数が極端
に小さくなってばねとしての機能を果さなくなるので、
それに補助空気室を接続することができず、従って十分
な空気減衰を得ることができない。なお、この点に関し
てゴム膜内にたとえば可撓性の詰め物を配置して空気ば
ねの内容積を減少させる試みもなされているが、この詰
め物は空気ばねの構造を複雑にし、組立、分解、保守、
点検等を一層困難にする他の欠点をもたらすことにな
る。

【０００５】この発明はこれらの問題を有利に解決する
ものであり、 ±120mm の水平方向変位を十分に許容できる。 小型かつ安価である。 上下方向のばね定数を、従来のボルスター付台車の
ものと実質的に同等にできる。 有効な空気減衰を確保できる。 組立、分解、保守点検が容易である。 枕ばね装置を提供するものである。

【０００６】

【実施例】以下にこの発明を図示例に基いて説明する。
図２はこの発明の実施例を示す縦断面図である。図中10
は空気ばね、11は空気ばねの下方に直列に積層した全ゴ
ム質弾性体、図示例では５段のゴム質弾性体、12はゴム
質弾性体を介して空気ばねに連結した補助空気室を示
す。

【０００７】空気ばね10は、保護ゴム13で被覆した上面
板14に筒状ゴム膜15の上端部を連結するとともに、その
下端部を内筒16に連結してゴム膜15の上面板14への連結
部の直径Ｄ_o を、空気ばねの標準高さにおける有効直径
Ｄ_e よりも小さくすることにより構成される。ここでゴ
ム膜15は有効直径Ｄ_e の円上から、好ましくは半径Ｒ≦
60mmで直径方向外方へ突出する曲面を有する。

【０００８】空気ばね10の下方に連結した各段のゴム質
弾性体11ａ〜11ｅは、その中央部に、空気ばね10を補助
空気室12に連通させるための穴を設けたゴム、プラスチ
ックその他の弾性体からなり、またこれらの各ゴム質弾
性体間には上下および水平方向変位に対する所要のばね
定数を得るために、これも中央部に穴を有するたとえば
金属製の剛体リング17ａ〜17ｂを配置する。

【０００９】５段のゴム質弾性体11のさらに下方に位置
して空気ばね10に連通する補助空気室12内の空気は内筒
16の中央部に設けた絞り18を経て空気ばね10に流出入す
ることができる。

【００１０】なお、図中13ａは、保護ゴム13で構成さ
れ、上面板14の周縁部分で筒状ゴム膜15の外表面に当接
してとくにその水平方向の変位を拘束する下向きの傾斜
部を示し、13ｂはこれも保護ゴム13で構成され、上面板
14の下方変位に対して空気ばね10内の空気の流通を保証
するストッパーを示す。また19ａ，19ｂはそれぞれ全ゴ
ム質弾性体11の上下の端板を示し、上端板19ａは内筒１
６に固定されて絞り18を受け、下端板19ｂはここでは補
助空気室12に気密接合される。

【００１１】このように構成してなる装置の各部のばね
定数、変形量、空気減衰について以下に説明する。この
種枕ばね装置の上下方向のばね定数は、車両の乗心地の
観点からは従来のボルスター付台車のものにできるだけ
近いことが望ましく、又実用上は、車両重量を支持する
に際して、荷重変動（たとえば積車重量と空車重量との
差）に基く上下方向変位量の小さいものが要求される。

【００１２】この点に関し、空気ばねは高さ自動調節弁
の装着により、上下方向変位のある程度の補正は可能で
あるが、この補正にも限度があることを考慮すると、全
ゴム質弾性体11の上下方向のばね定数は大きい程都合が
よく、具体的には空気ばね10の上下方向ばね定数の約５
倍以上であることが好ましい。

【００１３】また枕ばね装置の水平方向のばね定数に関
して、前述したように比較的小型に構成した空気ばね10
は一般に±40mm程度の水平方向変位を許容するので、こ
の場合には空気ばね10に直列に積層した全ゴム質弾性体
11が±80mmの水平方向変位を許容すれば、ボルスターレ
ス台車用の枕ばね装置としての要求を満たすことができ
る。従って、全ゴム質弾性体11のばね定数は、空気ばね
10のそれよりも小さくすることが必要になり、その好適
値は空気ばねの1/2 以下である。

【００１４】このような上下および水平方向の両ばね定
数の要求を十分に満たすためには、たとえば、硬度40〜
45度のＮＲ−ＳＢＲ系ゴムの直径300mm 、穴径50mm、厚
さが少くとも15mm以上好ましくは40mmの板材で各ゴム質
弾性体11ａ〜11ｅ構成し、また剛体リング17ａ〜17ｂお
よび上下端板19ａ，19ｂの厚さをそれぞれ６mmおよび７
mmとした場合において、ゴム質弾性体の積層数を少なく
とも４段とすることが必要である。

【００１５】加えて、上下方向の振動に対して車両の乗
心地を確保するためには、従来のボルスター付台車用の
空気ばねと同様の空気減衰を得ることが必要であり、こ
のためには、たとえば台車枠に、空気ばね10の内圧封入
時における内容積の１〜４倍、好ましくは２倍以上の補
助空気室12を設け、また空気ばね10と補助空気室12との
間に絞り18を設ける。

【００１６】ちなみに、図１に示す空気ばねは、同一の
有効直径の下でこの発明に係る空気ばねの３倍の内容積
を有しており、これがため、前述したように補助空気室
を接続することができず、ひいては十分な空気減衰を得
ることができない。

【００１７】さらに、このような枕ばね装置の車両への
装着スペースを考慮すると、有効直径550mm の空気ばね
を用いる場合には、標準高さ時のゴム膜の最大径を670m
m(550(mm) ＋60×２(mm)) 以下にすることが望ましく、
また取付高さは350mm 以下であることが望ましい。

【００１８】以上述べた実施例における10ton 負荷時の
寸法諸元は表１に示す通りである。

【００１９】

【表１】

【００２０】図３はこの発明の変形例を示す断面図であ
り上面板14の周縁から下方へ向けて截頭円錐状に拡開し
て突出する外筒20を設け、この外筒20を筒状ゴム膜15の
外表面に接触させるとともに、４段のゴム質弾性体21ａ
〜21ｂを空気ばね10の上下にそれぞれ２段ずつ積層した
ものである。

【００２１】ここに示す実施例の上下および水平方向の
各部のばね定数もまた図２に示す例と同様にして決定さ
れることはもちろんであり、図示はしないが補助空気室
を各空気ばね10に接続することにより、図２の例と同様
の空気減衰を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
この発明によればボルスターレス台車に用いるに必要な
上下および水平方向のばね定数および減衰特性を有する
十分小型の枕ばね装置を得ることができ、しかも、筒状
ゴム膜と上面板との連結部はセルフシール特性を有する
ので、従来技術の各種問題を有利に解決することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の枕ばね装置としての空気ばねを示す断面
図である。

【図２】この発明の実施例を示す断面図である。

【図３】この発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 空気ばね １１ 全ゴム質弾性体 11a,11b,11c,11d,11e,21a,21b,21c,21d ゴム質弾性体 １２ 補助空気室 １３ 保護ゴム １３ａ 傾斜部 １３ｂ ストッパー １４ 上面板 １５ 筒状ゴム膜 １６ 内筒 17a,17b,17c,17d 剛体リング １８ 絞り １９ａ，１９ｂ 端板 ２０ 外筒 Ｄ_o 連結部の直径 Ｄ_e 有効直径

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気ばねと、この空気ばねに連通する補
   助空気室と、空気ばねの上下方向に直列に積層した４段
   以上のゴム質弾性体とを具えてなり、前記空気ばねの筒
   状ゴム膜と上面板または外筒との連結部の直径を、空気
   ばねの標準高さにおける有効直径よりも小さくし、また
   少なくともこの有効直径の外側で、上面板または外筒を
   筒状ゴム膜の外表面に接触させ、さらに、前記ゴム質弾
   性体の総厚さを60mm以上にしてなることを特徴とする鉄
   道車両用枕ばね装置。
2. 【請求項２】 前記補助空気室の容積を空気ばね内容積
   の１〜４倍にしてなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の鉄道車両用枕ばね装置。