JPH08284998A

JPH08284998A - 滑り性耐摩部材を有する異方性空気ばね

Info

Publication number: JPH08284998A
Application number: JP9362995A
Authority: JP
Inventors: Shinya Shibata; 真也芝田; Norio Nishikawa; 典男西川
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1995-04-19
Filing date: 1995-04-19
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】上面板の左右方向端部に設けられた当たり部と
筒状ゴム膜との摩擦・摩耗による損傷を未然に防止して
異方性空気ばねの耐久性を改善する。【構成】ゴム状ガイド部を備えた上面板の左右端部を下
方に延長して筒状ゴム膜の水平変位を制御する円弧状の
当たり部を設けてなる異方性空気ばねにおいて、当該当
たり部がその表面に滑り性耐摩部材からなる被覆層を備
えていることを特徴とする異方性空気ばねであり、ま
た、この滑り性耐摩部材としてふっ素樹脂（テフロン）
シートを用いた場合、特に良好な結果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両等の懸架ば
ねとして有用な空気ばねに関し、特に水平方向の異方性
ばね特性を利用する異方性空気ばねの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄道車両に用いられる空気ばねと
しては、上下方向だけでなく、水平方向の変位を利用す
る空気ばねも多く使われるようになってきた。また、最
近のように新幹線を始めとする鉄道車両の高速化が進展
する中で、走行車両の振動・横揺れを効果的に防止する
ことのできる技術、殊に車両の進行方向に対して前後方
向と左右方向とで水平方向のばね特性（横剛性）が異な
る異方性空気ばねの果たす役割は重要で、その実用化と
共に種々の改良が試みられている。

【０００３】その一例として、車両の進行方向に対し左
右方向にのみ、筒状ゴム膜の外側に当たり部を設けたも
のがある。これは、筒状ゴム膜が左右に大きく変位した
ときゴム膜が当該当たり部に接触して、その反力により
横剛性が大きくなるように工夫したものである。特に、
ボルスターレス台車に用いられる空気ばねでは、前後方
向には大きく変位できて横剛性は小さく、左右方向には
変位は小さいが適度な横剛性を必要とするところから、
通常、かかる当たり部を上面板左右の外周部に設けたも
のが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記当たり
部を有する空気ばねにおいては、筒状ゴム膜が前後方向
に大きく変位する場合、当該当たり部の端部に筒状ゴム
膜が接触しながら変位することになるので、接触部分相
互に摩擦・摩耗による損傷が生起し、耐久性が低下する
原因となっていた。そこで本願発明の目的は、上面板の
左右方向の端部に筒状ゴム膜の水平変位を制御する円弧
状の当たり部を設けた異方性空気ばねについて、その欠
点であった筒状ゴム膜と当たり部との摩擦・摩耗による
損傷が効果的に防止できて耐久性の改善された空気ばね
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため、さまざまな方向から検討を加え、試
作実験を行ったところ、滑り性に優れた耐摩部材を利用
して筒状ゴム膜と接触する当たり部の摩擦係数を低下さ
せた場合に、特に良好な結果が得られることを見出だ
し、本発明を完成するに至った。

【０００６】即ち、この発明は、ゴム状ガイド部を備え
た上面板の左右端部を下方に延長して筒状ゴム膜の水平
変位を制御する円弧状の当たり部を設けてなる異方性空
気ばねにおいて、当該当たり部がその表面に滑り性耐摩
部材からなる被覆層を備えていることを特徴とする異方
性空気ばねをその要旨とするものである。

【０００７】この発明が対象とする異方性空気ばねは、
上記のように上面板の左右端部に円弧状の当たり部を設
けた一般的空気ばねを指称するものであるが、より具体
的には一段ベローズ形式の空気ばね、或いは該ベローズ
に積層ストッパーを組合わせてなる複合形式の空気ばね
を好適な例として挙げることができる。

【０００８】特に、後者に使用されている積層ストッパ
ーは、ベローズ型空気ばねの下面板と下部フランジ間
に、複数のゴムシートと剛性金属板とを交互に積層して
形成された中空状弾性体であって、空気ばねに良好な水
平方向のばね特性を付加するものである。ボルスターレ
ス台車に用いられる空気ばねとしては、このような積層
ストッパーを備えた異方性空気ばねが一般に採用されて
いる。

【０００９】この発明を実施するに当たって好ましい滑
り性耐摩部材としては、薄く強靭なシートに成形可能な
熱可塑性或いは熱硬化性合成樹脂からなり、摩擦係数が
小さくて、ゴムとの接着加工性が良好な素材ならばいず
れも使用可能であるが、とりわけ耐摩耗性に優れたふっ
素樹脂、ついでポリプロピレン樹脂を好適な例として挙
げることができる。

【００１０】上記の合成樹脂シートの厚みは、通常０．
８〜２．０mmの範囲に設定される。厚みが２．０mm以上
になると加工性が劣り、かつ筒状ゴム膜との間隔（隙
間）が狭くなり過ぎて水平変位に支障が生じ、また、
０．８mm以下に薄くなると強度が落ちて損傷し易くなる
ので、好ましくない。

【００１１】

【作用】この発明に係る異方性空気ばねは、上記の通り
の構成を有するので、筒状ゴム膜が前後方向に変位する
ときも、当たり部に被覆された滑り性のよい耐摩性部材
により上面板に対するゴム膜部分の滑らかな相対変位が
可能である。また、これにより必要にして十分な前後方
向の線形的変位が確保されると共に、接触界面の摩耗の
みを効果的に減少し得る。

【００１２】更に、当たり部の表面に被覆される滑り性
耐摩部材は、厚さの薄いシートなので、筒状ゴム膜が左
右方向に変位するとき、変位の大きさに影響するほど筒
状ゴム膜と当たり部との間隔が狭くなることはない。し
たがって、所定量（通常は１０〜２０mm）水平変位した
後、横剛性が非線形的に増大するという特有なばね特性
が十分発揮され、耐久性とばね特性とのバランスよい両
立が図れる。

【００１３】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明を詳細に説明
する。図１は、この発明に係る滑り性耐摩部材を有する
異方性空気ばねについて、その内部構造を例示する断面
図であり、図の左半分は車両の進行方向に対する左右方
向の断面図、右半分は同じく前後方向の断面図である。

【００１４】この異方性空気ばねは、筒状ゴム膜１の上
部内縁部を固定する上面板２と下部内縁部を固定する下
面板３及び下面板３に直結して設けられた積層ストッパ
ー４から構成されてなり、かつ該上面板２の左右端部を
下方に延長して筒状ゴム膜１の水平変位を制御する円弧
状の当たり部ａが、図２（図１の矢視Ａを示す平面図で
ある）に示すように、上面板２の左右対象位置に２ケ所
設けられている。なお、図において５は上面板２のゴム
状ガイド部、６は給気口である。

【００１５】上面板左右の当たり部ａは、例えば、図３
（図２の矢視Ｂに相当する側面図である）に示すよう
に、上辺Ｌ₁＞下辺Ｌ₂、高さｈを有する下向きの台形
に形成されている。そして、筒状ゴム膜１に面する当該
当たり部ａの表面には、図１〜３に示すのごとく、ふっ
素樹脂（商品名：テフロン）を素材とした滑り性のよい
耐摩部材７がエポキシ系接着剤を介して貼着・被覆され
ている。

【００１６】ところで、図５はボルスターレス台車に用
いられる一般的空気ばねについて認められる水平方向の
変位（横軸）と水平方向の反力（縦軸）の関係を示した
ものある。このように、車両の前後方向には大きく変位
し、変位と反力の関係が線形的であると共に、左右方向
には変位が小さい間（通常は１０〜２０mmの変位）は前
後方向と共通の特性を示し、変位が２０〜４０mmにかけ
て反力が非線形的に増加する特性が求められている。

【００１７】よく知られているように、上記の当たり部
ａはかかる左右方向のばね特性を僅かな変位のなかで発
現させる有効な手段であるが、空気ばねが前後方向に変
位する際、筒状ゴム膜１が当たり部ａと接触しながら変
位することを余儀なくするものである。したがって、こ
の間に滑り性耐摩部材７を介在させて、筒状ゴム膜１と
当たり部ａとを相対的に滑らせことが重要な役割を持つ
ことになる。

【００１８】即ち、異方性空気ばねに図４に示すような
前後方向の水平変位Ｓが生ずると、筒状ゴム膜１はその
外周部ｂにおいて当たり部ａに接触しながら変位するこ
とになり、外周部ｂは広い面積で擦られることになる
が、この発明に係る異方性空気ばねにおいては、上記の
通り、当該当たり部ａの表面に滑り性耐摩部材７として
耐摩耗性と低摩擦係数を有するテフロンシートが貼り付
けてあるので、滑らかな変位が可能であると共に、この
部分の摩耗を効果的に防止することができる。

【００１９】

【表１】

【００２０】この実施例で使用したテフロンシートは、
表１に示す評価試験の結果より総合判定において最も望
ましい素材として選定されたものである。

【００２１】即ち、上面板２の当たり部ａのゴム表面
に、エポキシ系接着剤を用いて、表１に示す各合成樹脂
からなる台形シートを添付した後、型に入れ加熱・圧着
する。ついで、定法にしたがって空気ばねを組立て、得
られた空気ばね並びに従来型の空気ばねについて、それ
ぞれ下記の方法により耐久性を測定し、更に各合成樹脂
シートの成形加工性、当たり部表面ゴムとの接着性を評
価した。耐久性；鉄道車両用ばね装置（JIS E 4206）の耐久
試験により、空気圧力５kg／cm²、水平変位（前後方
向）±６５mm、振動数１Hzの試験条件で振動させ、破壊
するまでの繰り返し回数を測定し、目標耐久繰り返し回
数（２０万回）を１００とする指数で表示した。接着性；JIS K 6301に記載の加硫ゴムのはくり試験
方法に準じて、ゴムと滑り性耐摩部材の接着力を測定す
ると共に、耐久試験後の状態を観察することにより評価
した。成形加工性；上記各合成樹脂からなる台形シートを接着
剤を介して当たり部ａの表面に添付し、型に入れ加熱・
圧着させる際の工程難易度を意味するものである。

【００２２】表１から明らかなように、テフロン及びポ
リプロピレン樹脂を当たり部表面に被覆した実施例１〜
２では、このような被覆層を有しない従来品（比較例
３）に比較して、いずれも耐久性が改善された。特に、
テフロン使用品の耐久性は格別良好であり、従来品の２
倍以上に達する耐久繰り返し回数（２０万回）をクリア
することができる。しかし、塩化ビニール樹脂とポリエ
チレン樹脂については、従来品にまさる耐久性は得られ
なかった。塩化ビニール樹脂はテフロンやポリプロピレ
ン樹脂に比べると成形加工性、対ゴム接着性に優れた素
材であるが、摩擦・摩耗を生起し易く、ポリエチレン樹
脂は対ゴム接着性に劣ることが、その主たる原因である
と考えられる。

【００２３】

【発明の効果】鉄道車両に用いられる空気ばねについ
て、車両の前後方向と左右方向で異なる水平方向のばね
特性と耐久性を両立させることが可能であり、これによ
り更に高速化が進展する鉄道車両の安定性と乗り心地を
一段と向上しうる異方性空気ばねが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の滑り性耐摩部材を有する異方性空気
ばねの内部構造を示す断面図である。

【図２】同異方性空気ばねの下方からみた平面図であ
る。

【図３】同じく同異方性空気ばねの当たり部の形状を示
す側面図である。

【図４】前後方向に水平変位した同異方性空気ばねの下
方からみた平面図である。

【図５】同じく同異方性空気ばねの水平方向変位と反力
の関係を示した特性図である。

【符号の説明】

１．筒状コム膜２．上面板３．下面板４．積層ストッパー５．ゴム状ガイド部６．吸気口７．滑り性耐摩部材ａ．当たり部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴム状ガイド部を備えた上面板の左右端
部を下方に延長して筒状ゴム膜の水平変位を制御する円
弧状の当たり部を設けてなる異方性空気ばねにおいて、
当該当たり部がその表面に滑り性耐摩部材からなる被覆
層を備えていることを特徴とする滑り性耐摩部材を有す
る異方性空気ばね。
【請求項２】前記異方性空気ばねが、この空気ばねの
筒状ゴム膜の下部内縁部を固定する下面板に直結された
上下方向の積層ストッパーを備えてなる請求項１記載の
滑り性耐摩部材を有する異方性空気ばね。
【請求項３】前記滑り性耐摩部材がふっ素樹脂である
請求項１乃至請求項２記載の滑り性耐摩部材を有する異
方性空気ばね。