JPH08145104A - 非線形積層ストッパーを内装した空気ばね - Google Patents
非線形積層ストッパーを内装した空気ばねInfo
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- JPH08145104A JPH08145104A JP6309525A JP30952594A JPH08145104A JP H08145104 A JPH08145104 A JP H08145104A JP 6309525 A JP6309525 A JP 6309525A JP 30952594 A JP30952594 A JP 30952594A JP H08145104 A JPH08145104 A JP H08145104A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
- F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
- F16F9/05—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type
- F16F9/052—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type characterised by the bumper
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 空気ばねにおいて、低荷重時において乗り心
地よく高荷重時に撓みの少ないものを必要とする。 【構成】 車両用空気ばねにおいて、通気部を中心にし
てゴム弾性体に中間板を介在させた環状ストッパーを内
層側と外層側に分離して設け、外層側環状ストッパーの
高さを内層側環状ストッパーより高くし、荷重に対し、
撓みが比較的に増加する直線型でなく、非線型になる空
気ばねであり、ゴム弾性体のばね定数は各々の環状スト
ッパーにおいて、同じか違ったものを使用する。
地よく高荷重時に撓みの少ないものを必要とする。 【構成】 車両用空気ばねにおいて、通気部を中心にし
てゴム弾性体に中間板を介在させた環状ストッパーを内
層側と外層側に分離して設け、外層側環状ストッパーの
高さを内層側環状ストッパーより高くし、荷重に対し、
撓みが比較的に増加する直線型でなく、非線型になる空
気ばねであり、ゴム弾性体のばね定数は各々の環状スト
ッパーにおいて、同じか違ったものを使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】鉄道車両用又は自動車用等の交通
運輸機械の懸架装置に用いられる空気ばねにおいて空気
ばねがばねとして作用しない状態で、懸架ばねとして緩
衝機能を有する空気ばね内装のストッパーの改良に関す
る。
運輸機械の懸架装置に用いられる空気ばねにおいて空気
ばねがばねとして作用しない状態で、懸架ばねとして緩
衝機能を有する空気ばね内装のストッパーの改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、鉄道車両、自動車等に懸架ば
ねとして用いられる空気ばねには、空気ばねを構成する
ベローズあるいはダイアフラムが破損したり、空気系統
の故障により、空気ばね機能が喪失した場合のために、
また過度の変位に対し、衝撃を緩衝したり、変位を制限
するために、ゴム状弾性体等によるストッパーが内部又
は外部に設けられている。従って、ストッパーのばね特
性は、空気ばねが故障した時の一時的な荷重支持装置で
あり、過度の変位を制限する装置であることから、従来
技術の方法では車両等がこのストッパーだけで支えられ
て、通常の走行を行うことは振動を緩衝する上から困難
である。
ねとして用いられる空気ばねには、空気ばねを構成する
ベローズあるいはダイアフラムが破損したり、空気系統
の故障により、空気ばね機能が喪失した場合のために、
また過度の変位に対し、衝撃を緩衝したり、変位を制限
するために、ゴム状弾性体等によるストッパーが内部又
は外部に設けられている。従って、ストッパーのばね特
性は、空気ばねが故障した時の一時的な荷重支持装置で
あり、過度の変位を制限する装置であることから、従来
技術の方法では車両等がこのストッパーだけで支えられ
て、通常の走行を行うことは振動を緩衝する上から困難
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、鉄道車
両に使用される空気ばねの中には、従来の空気ばねのス
トッパーの目的以外に懸架ばねの機能を付加させようと
する要求がある。これは、空気ばね懸架の車両が回送や
構内移動の時、空気ばねに空気を充填するまでに時間が
かかるため空気ばねに空気を充填しない状態で走行する
ことが行われるようになっている。しかも、通常の運転
速度で使用される。このため、空気ばねに空気を充填せ
ずに従来の空気ばねのストッパーでは車両を支えるばね
定数が高すぎて、走行による振動緩衝の機能が得られず
安全に車両を走らせる事が出来ないと言われている。従
って、空気ばねに内装するストッパーにも空車時の車両
の荷重を支え、空気ばねのばね定数とほぼ同じ程度のば
ね特性が必要となる。この課題を解決する手段として、
空気ばねの外部に別のゴムばねを設けるような提案も考
えられるが、取り付けスペースや支持台の補強等におい
て台車構造の大幅な変更やそれに伴うコストアップの要
因ともなり好ましくない。本発明は、従来の空気ばねの
ように空気ばねに内装したストッパーを改良工夫するこ
とにより、出来る限りコンパクトにコストアップを抑え
て、要求される性能の空気ばねを提供する点にある。
両に使用される空気ばねの中には、従来の空気ばねのス
トッパーの目的以外に懸架ばねの機能を付加させようと
する要求がある。これは、空気ばね懸架の車両が回送や
構内移動の時、空気ばねに空気を充填するまでに時間が
かかるため空気ばねに空気を充填しない状態で走行する
ことが行われるようになっている。しかも、通常の運転
速度で使用される。このため、空気ばねに空気を充填せ
ずに従来の空気ばねのストッパーでは車両を支えるばね
定数が高すぎて、走行による振動緩衝の機能が得られず
安全に車両を走らせる事が出来ないと言われている。従
って、空気ばねに内装するストッパーにも空車時の車両
の荷重を支え、空気ばねのばね定数とほぼ同じ程度のば
ね特性が必要となる。この課題を解決する手段として、
空気ばねの外部に別のゴムばねを設けるような提案も考
えられるが、取り付けスペースや支持台の補強等におい
て台車構造の大幅な変更やそれに伴うコストアップの要
因ともなり好ましくない。本発明は、従来の空気ばねの
ように空気ばねに内装したストッパーを改良工夫するこ
とにより、出来る限りコンパクトにコストアップを抑え
て、要求される性能の空気ばねを提供する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に鋭意研究した結果本発明に到達したもので、すなわち
本発明は補助空気室に連通する通気部を中央部に設けた
空気ばねにおいて、該通気部の周囲に２〜４重の環状の
ゴム質弾性体とそれぞれの独立する環状ゴム質弾性体
間、および２〜４重の環状ゴム質弾性体間の直径方向に
連なるドーナツ状剛性板を、各環状ゴム質弾性体ごと又
は、直径方向に連なる部分も含めて、２枚以上を配設、
積層したストッパーを具えてなり、このような環状ゴム
質弾性体とドーナツ状剛性板を積層した２〜４重の最外
環部のストッパーは予圧縮押さえで予め圧縮し、他の環
状ストッパーもそれぞれ異なるばね定数を具えるように
構成し、又環状ストッパーの空気ばねの中心軸方向の高
さは、内側環状部から順次、外環状部の方を高くなるよ
うにし、２〜４重の環状ゴム質弾性体とドーナツ状剛性
板で構成する。又それぞれの環状ストッパーの各々のバ
ネ定数を同じにしてもよい。このストッパーを内装する
空気ばねは空気を充填しない状態で使用しても、空車状
態の車両を支え、通常の速度で走行しても、走行による
振動緩衝が可能となり車両を安全に走行させる事が出来
る。
に鋭意研究した結果本発明に到達したもので、すなわち
本発明は補助空気室に連通する通気部を中央部に設けた
空気ばねにおいて、該通気部の周囲に２〜４重の環状の
ゴム質弾性体とそれぞれの独立する環状ゴム質弾性体
間、および２〜４重の環状ゴム質弾性体間の直径方向に
連なるドーナツ状剛性板を、各環状ゴム質弾性体ごと又
は、直径方向に連なる部分も含めて、２枚以上を配設、
積層したストッパーを具えてなり、このような環状ゴム
質弾性体とドーナツ状剛性板を積層した２〜４重の最外
環部のストッパーは予圧縮押さえで予め圧縮し、他の環
状ストッパーもそれぞれ異なるばね定数を具えるように
構成し、又環状ストッパーの空気ばねの中心軸方向の高
さは、内側環状部から順次、外環状部の方を高くなるよ
うにし、２〜４重の環状ゴム質弾性体とドーナツ状剛性
板で構成する。又それぞれの環状ストッパーの各々のバ
ネ定数を同じにしてもよい。このストッパーを内装する
空気ばねは空気を充填しない状態で使用しても、空車状
態の車両を支え、通常の速度で走行しても、走行による
振動緩衝が可能となり車両を安全に走行させる事が出来
る。
【０００５】
【作用】空気ばねに空気が充填されない状態では内装さ
れたストッパーが、車両の空車荷重をそのままうけるた
め、この発明は、空気ばねの上面板の内側がこのストッ
パーに接した位置で、ほぼ車両の空車荷重に相当する反
力が得られるよう予め予圧縮押さえで圧縮されているの
で、空車の車両荷重がこのストッパーにかかっても、こ
の静荷重による撓みは増加しない、従って、この撓み位
置で所定のばね定数を合わすことが出来、この状態で車
両が走行して、振動による動荷重が加わると同時に撓み
も増加し、順次、内側の環状ストッパーに接してばね定
数が増加する非線形の荷重撓み特性の性能が得られる。
れたストッパーが、車両の空車荷重をそのままうけるた
め、この発明は、空気ばねの上面板の内側がこのストッ
パーに接した位置で、ほぼ車両の空車荷重に相当する反
力が得られるよう予め予圧縮押さえで圧縮されているの
で、空車の車両荷重がこのストッパーにかかっても、こ
の静荷重による撓みは増加しない、従って、この撓み位
置で所定のばね定数を合わすことが出来、この状態で車
両が走行して、振動による動荷重が加わると同時に撓み
も増加し、順次、内側の環状ストッパーに接してばね定
数が増加する非線形の荷重撓み特性の性能が得られる。
【０００６】
【実施例】本発明を図面に基づいて説明する。図１は本
発明の空気ばねの断面図で、環状ストッパーは２重から
なり、最外環状部のストッパーは接触と同時に車両のほ
ぼ空車時の荷重を支えられるように、予め圧縮して、ス
トッパー当て金６及び予圧縮当て金７で、空気ばねの中
立高さで一定のストッパー間隔を保持できるように制限
している。最外環状部と次の環状部のドーナツ状剛性板
（中間板）は一部、直径方向に連なった構造からなり、
環状ストッパーにはそれぞれ、バネ定数はＫａ、Ｋｂ、
Ｋｃを与え、順次撓みが増加するにつれ、Ｋａ＋Ｋｂ＋
Ｋｃのばね定数で作用するものである。図２、図３及び
図４は本発明のばね定数選択の他の実施例を示し、３〜
４重の環状ストッパー部分の断面図で、ストッパー当て
金に接触する部分は４重に分かれているが、ドーナツ状
剛性板（中間板）は途中から、それぞれ２、３、４重に
配列してある。
発明の空気ばねの断面図で、環状ストッパーは２重から
なり、最外環状部のストッパーは接触と同時に車両のほ
ぼ空車時の荷重を支えられるように、予め圧縮して、ス
トッパー当て金６及び予圧縮当て金７で、空気ばねの中
立高さで一定のストッパー間隔を保持できるように制限
している。最外環状部と次の環状部のドーナツ状剛性板
（中間板）は一部、直径方向に連なった構造からなり、
環状ストッパーにはそれぞれ、バネ定数はＫａ、Ｋｂ、
Ｋｃを与え、順次撓みが増加するにつれ、Ｋａ＋Ｋｂ＋
Ｋｃのばね定数で作用するものである。図２、図３及び
図４は本発明のばね定数選択の他の実施例を示し、３〜
４重の環状ストッパー部分の断面図で、ストッパー当て
金に接触する部分は４重に分かれているが、ドーナツ状
剛性板（中間板）は途中から、それぞれ２、３、４重に
配列してある。
【０００７】図５は本発明を説明するための荷重・撓み
曲線を示すグラフである。即ち、従来のストッパー内装
の空気ばねのストッパーでは一定の撓み量の範囲で車両
の空車静荷重（Ｐ）を支えるには相当高いばね定数（Ｋ
O ）を取らざるをえない、従って、このような高いばね
定数では、車両の走行による振動を緩衝することは困難
である。本発明はこのばね定数を低くして、車両の走行
振動を緩和して通常の走行ができるよう、図５の撓み０
の位置で予圧縮（ＰO ）を与え、ストッパーに車両の空
車静荷重（Ｐ）が、架った時の静撓みは、ばね定数の高
い従来のものとほぼ同じにすることができる。次に、車
両の走行によって、動撓みが増加すると、環状ストッパ
ーは順次、撓みばね定数は Ｋａ＋Ｋｂ Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ と非線形の荷重・撓み線図が得られ、小振幅では、ばね
定数は低く、大振幅ではばね定数は高く、ストッパー効
果を持つ特性をもった空気ばねのストッパーを提供する
ことができる。
曲線を示すグラフである。即ち、従来のストッパー内装
の空気ばねのストッパーでは一定の撓み量の範囲で車両
の空車静荷重（Ｐ）を支えるには相当高いばね定数（Ｋ
O ）を取らざるをえない、従って、このような高いばね
定数では、車両の走行による振動を緩衝することは困難
である。本発明はこのばね定数を低くして、車両の走行
振動を緩和して通常の走行ができるよう、図５の撓み０
の位置で予圧縮（ＰO ）を与え、ストッパーに車両の空
車静荷重（Ｐ）が、架った時の静撓みは、ばね定数の高
い従来のものとほぼ同じにすることができる。次に、車
両の走行によって、動撓みが増加すると、環状ストッパ
ーは順次、撓みばね定数は Ｋａ＋Ｋｂ Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ と非線形の荷重・撓み線図が得られ、小振幅では、ばね
定数は低く、大振幅ではばね定数は高く、ストッパー効
果を持つ特性をもった空気ばねのストッパーを提供する
ことができる。
【０００８】環状ストッパーを構成するゴム質弾性は、
天然ゴム、ポリブタジェンゴム、スチレンブタジェンゴ
ム、ニトリルブタジェンゴム、クロロプレンゴム、ポリ
ウレタンゴム、シリコンゴムなど各種のゴムをもちいる
ことができる。なおストッパーに用いるゴムは、全部を
同一硬度としても一部を異硬度とすることもできる。
天然ゴム、ポリブタジェンゴム、スチレンブタジェンゴ
ム、ニトリルブタジェンゴム、クロロプレンゴム、ポリ
ウレタンゴム、シリコンゴムなど各種のゴムをもちいる
ことができる。なおストッパーに用いるゴムは、全部を
同一硬度としても一部を異硬度とすることもできる。
【０００９】環状ストッパーに配列積層するドーナツ状
剛性板（中間板）は、鉄、アルミ、ステンレス等の金属
のほか、硬質塩化ビニール等の剛性樹脂、及びＦＲＰ等
の複合材料などを用いることもできる。なお中間板の厚
みは用いる材料の曲げ剛性に合わせて、積層ストッパー
の中間板としての必要強度が得られるよう選択すればよ
い。
剛性板（中間板）は、鉄、アルミ、ステンレス等の金属
のほか、硬質塩化ビニール等の剛性樹脂、及びＦＲＰ等
の複合材料などを用いることもできる。なお中間板の厚
みは用いる材料の曲げ剛性に合わせて、積層ストッパー
の中間板としての必要強度が得られるよう選択すればよ
い。
【００１０】この環状ストッパーは、専用の金型で加硫
して、製造することができ、この場合、上記ゴム質弾性
体と中間板を加硫時に強力に接着することが好ましい。
して、製造することができ、この場合、上記ゴム質弾性
体と中間板を加硫時に強力に接着することが好ましい。
【００１１】
【発明の効果】空気ばねを構成するベローズやダイアフ
ラムが破損したり、空気ばね系統の故障により、空気ば
ねの機能が喪失した場合あるいは、車両の回送等で、空
気ばねに空気を充填しない状態で走行する時、空気ばね
のばね特性に近い性能を持ち、変位の小さい時はばね定
数を低くし、変位の大きい時はばね定数が大きくなる、
環状ストッパーの各々のばね定数を合成した非線形の荷
重・撓み特性により、空車時の車両の走行を振動緩衝の
上から安全性を確保するのに大きな効果がある空気ばね
である。
ラムが破損したり、空気ばね系統の故障により、空気ば
ねの機能が喪失した場合あるいは、車両の回送等で、空
気ばねに空気を充填しない状態で走行する時、空気ばね
のばね特性に近い性能を持ち、変位の小さい時はばね定
数を低くし、変位の大きい時はばね定数が大きくなる、
環状ストッパーの各々のばね定数を合成した非線形の荷
重・撓み特性により、空車時の車両の走行を振動緩衝の
上から安全性を確保するのに大きな効果がある空気ばね
である。
【図１】図１は本発明の空気ばねの断面図。
【図２】図２は本発明の外層、内層の２層分離積層スト
ッパーの要部断面図。
ッパーの要部断面図。
【図３】図３は本発明の外層、内層の３層分離積層スト
ッパーの要部断面図。
ッパーの要部断面図。
【図４】図４は本発明の外層、内層の４層分離積層スト
ッパーの要部断面図。
ッパーの要部断面図。
【図５】図５は本発明と従来の空気ばねの荷重・撓みを
示すグラフ。
示すグラフ。
１ ベローズ（ダイヤフラム） ２ 上面板 ３ 環状ストッパー（ゴム質弾性体とドーナツ状剛性
板よりなる） ４ ばね座 ５ ゴム座 ６ ストッパー当金 ７ 予圧縮当金 ８ スライディングシート ９ スプリングワッシャー １０ オーリング １１ ボルト １２ オリフィス １３ 中間板 １４ 通気部（空気穴） １５ 補助空気室 Ｐ ： 車両の空車荷重／空気ばね１ヶ当り δ ： 車両の空車荷重によるストッパーの静撓み量 ＰO ： 本発明の撓み０における予圧縮荷重 Ｐ＞ＰO Ｋ1 ＝Ｋａ Ｋ2 ＝Ｋａ＋Ｋｂ Ｋ3 ＝Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ Ｋ4 ＝Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ
板よりなる） ４ ばね座 ５ ゴム座 ６ ストッパー当金 ７ 予圧縮当金 ８ スライディングシート ９ スプリングワッシャー １０ オーリング １１ ボルト １２ オリフィス １３ 中間板 １４ 通気部（空気穴） １５ 補助空気室 Ｐ ： 車両の空車荷重／空気ばね１ヶ当り δ ： 車両の空車荷重によるストッパーの静撓み量 ＰO ： 本発明の撓み０における予圧縮荷重 Ｐ＞ＰO Ｋ1 ＝Ｋａ Ｋ2 ＝Ｋａ＋Ｋｂ Ｋ3 ＝Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ Ｋ4 ＝Ｋａ＋Ｋｂ＋Ｋｃ＋Ｋｄ
Claims (3)
- 【請求項１】 補助空気室に連通する通気部を中央部に
設けた空気ばねにおいて、該通気部の周囲に２〜４重の
環状のゴム質弾性体とそれぞれの独立する環状ゴム質弾
性体間、および２〜４重の環状ゴム質弾性体間の直径方
向に連なるドーナツ状剛性板を、各環状ゴム質弾性体ご
と又は、直径方向に連なる部分も含めて、２枚以上を配
設、積層したストッパーを具えてなり、前記、環状ゴム
質弾性体とドーナツ状剛性板を積層した２〜４重の最外
環部のストッパーは予圧縮押さえで予め圧縮し、他の環
状ストッパーもそれぞれ異なるばね定数を具えるように
構成したことを特徴とする非線形積層ストッパーを内装
した空気ばね。 - 【請求項２】 環状ストッパーの空気ばねの中心軸方向
の高さは、内側環状部から順次、外環状部の方を高くし
たことを特徴とする請求項１記載の非線形積層ストッパ
ーを内装した空気ばね。 - 【請求項３】 ２〜４重の環状ゴム質弾性体とドーナツ
状剛性板で構成する、それぞれの環状ストッパーの各々
のばね定数が同一のものからなる事を特徴とする請求項
１記載の非線形積層ストッパーを内装した空気ばね。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30952594A JP3437877B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 非線形積層ストッパーを内装した空気ばね |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30952594A JP3437877B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 非線形積層ストッパーを内装した空気ばね |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08145104A true JPH08145104A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3437877B2 JP3437877B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17994065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30952594A Expired - Fee Related JP3437877B2 (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 非線形積層ストッパーを内装した空気ばね |
Country Status (1)
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1994
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