JPH0911898A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気ばねの、車両の左右方向のばね定数をと
くに高める。 【構成】 支持用ゴム積層体５と、ゴムベローズ３にて
囲繞してなる気体室４とを軸線方向を揃えて上下に連結
してなる、車両に適用される空気ばねである。支持用ゴ
ム積層体５の、車両の前後方向への変形を十分に許容
し、左右方向への変形を拘束する拘束手段１０を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多くは鉄道車両のボ
ルスタルレス台車に適用される空気ばねに関し、とくに
は、車両の左右方向のばね定数を高めることによって、
車両の走行安定性を大きく向上させるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の空気ばねとしては、複数
枚の、ゴム板と剛性板とを交互に積層してなる支持用ゴ
ム積層体上に、主にはゴムベローズをもって囲繞してな
る気体室を同軸に連結したものが一般に使用されてい
る。このような空気ばねにおいて、その支持用ゴム積層
体は、ゴムベローズが破損した場合の、車両への乗心地
や安定性等との関係からそれの軸線方向、いいかえれば
上下方向のばね定数についての制約を受ける他、車体、
台車等への配置スペースの都合から寸法上の制約をもま
た受けるため、そのゴム積層体の、荷重の負荷状態にお
ける水平方向ばね定数は、一般に７０〜９０kg/mm 程度
であり、また、それの、ゴムベローズを含む気体室部分
は、上面板の形状の選択、ゴムベローズ中に埋設される
補強層の層数の選択等との関連の下で、これも荷重の負
荷状態で、一般に１５〜３５kg/mm 程度の水平方向ばね
定数を有する。従って、空気ばね全体としてみたとき
は、それの水平方向ばね定数は、単純に計算して約１２
〜２５kg/mm となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
空気ばねを、振り子台車、連接台車などのような、車両
の左右方向への剛性が必要とされる台車に適用する場合
には、とくには、車両が軌道の曲線状部分等を走行する
際のすぐれた安定性、安全性等を確保するために、車両
の左右方向での水平ばね定数を高めることが要求される
一方、上下方向ばね定数および、前後方向の水平ばね定
数についてはほぼ従来通りのものが必要とされる。

【０００４】しかるに、従来の一般的な空気ばねにあっ
ては、左右方向のばね定数は、上述したように、ほぼ２
５kg/mm が限度であり、それを超えるばね定数を得るこ
とは甚だ困難であることから、上述のような要求を満た
すべく、たとえば、支持用ゴム積層体の上下に取付けた
それぞれの金具を、そのゴム積層体の左右方向の変形に
際して相互に当接させることによって、空気ばねの、車
両の上下方向および前後方向のばね定数はそのままに、
左右方向のばね定数を高めることが提案されている。し
かしながら、この提案技術によれば、金具の前後方向の
相対変位に起因する摩耗、衝接に起因する摩滅その他の
経時的変化の発生に起因する部品交換等のメンテナンス
が必要になるという問題もあった。

【０００５】この発明は、従来技術の有するこのような
問題点を解決することを課題として検討した結果なされ
たものであり、この発明の目的は、部品交換等のメンテ
ナンスを不要とし、しかも、車両の左右方向のばね定数
を、他の変形方向のばね定数にほとんど影響を及ぼすこ
となく、所期した通りに高めることができる空気ばねを
提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の空気ばねは、
複数枚の、ゴム板と剛性板とを交互に積層してなる支持
用ゴム積層体と、主にはゴムベローズをもって囲繞して
なる気体室とのそれぞれを、軸線方向を揃えて上下に連
結したものであって、車両への適用状態において、支持
用ゴム積層体の、車両の前後方向への変形を十分に許容
し、左右方向への変形を拘束する拘束手段を設けたもの
である。

【０００７】ここで好ましくは、前記拘束手段を、支持
用ゴム積層体の積層方向と直交する方向に、複数枚のゴ
ム板と剛性板を順次に積層してなるゴム積層体にて構成
する。

【０００８】また好ましくは、前記拘束手段を、車両の
左右方向に対向して位置する一対のプレート間に、車両
の前後方向には転動するボールを挟み込んでなる並進ガ
イド機構にて構成する。

【０００９】

【作用】この空気ばねによれば、それの、上下方向およ
び、車両の前後方向への外力の作用に対しては、支持用
ゴム積層体および、ゴムベローズを含む気体室のそれぞ
れが、それらのそれぞれに固有のばね定数の下で、従来
の空気ばねと同様に、所期した通りの伸縮変形および水
平方向剪断変形を行って、ばね本来の機能を十分に発揮
する。

【００１０】この一方で、空気ばねの、車両の左右方向
への外力の作用に対しては、支持用ゴム積層体の水平方
向剪断変形が、それの左右方向への変形を、たとえば大
きなばね定数をもって拘束する拘束手段の作用により効
果的に制限されることになる。

【００１１】従って、この拘束手段によれば、空気ばね
全体としての、車両の左右方向のばね定数を、他の変形
方向のばね定数にほとんど影響を及ぼすことなく、所要
に応じて高めることができる。しかも、この拘束手段
は、交換等のメンテナンスも不要である。

【００１２】なおここで、前記拘束手段を、支持用ゴム
積層体の積層方向と直交する方向に積層されて、空気ば
ねの、車両の左右方向の変形によって伸縮変形されるゴ
ム積層体にて構成した場合には、その拘束手段は、車両
の左右方向の変形に対しては、所期した通りの大きなば
ね定数を具備することができる。一方、車両の上下方向
および前後方向の変形に対しては、拘束手段は、小さな
ばね定数の下で剪断方向へ大きく変形し、支持用ゴム積
層体および、ゴムベローズを含む気体室のそれぞれのば
ね定数にほとんど影響を及ぼすことがないので、それら
の各方向の変形に当っては、空気ばねは、所期した通り
の特性を発揮することができる。

【００１３】またその拘束手段を、一対のプレート間に
ボールを挟み込んでなり、車両の前後方向への支持用ゴ
ム積層体の変形は自由ならしめるも、それの、車両の左
右方向への変形を阻止する並進ガイド機構をもって構成
した場合には、空気ばね全体としての、車両の左右方向
でのばね定数をより効果的に高めることができる。なお
ここで、支持用ゴム積層体の上下方向の伸縮変形は、一
対のプレートとボールとの間に作為的に設けたあそびに
よって十分に許容されることになる。

【００１４】

【実施例】以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、この発明の実施例を示す縦断面図であ
り、図中左半部は、車両の前後方向での断面を、そして
右半部は、車両左右方向での断面をそれぞれ示す。図
１，２はそれぞれ上下の面板を、３はそれらの上面板１
および下面板２のそれぞれに、それぞれの端部分を気密
に連結したゴムベローズを示し、そして４はこれらのそ
れぞれによって画成された気体室を示す。なおここで、
上面板１は、その中央部に、気体室４内へ加圧流体、た
とえば加圧空気を供給するための給気孔１ａを有し、ま
た下面板２は、気体室４を、後述する補助タンクに連通
させるための流通孔２ａを有する。

【００１５】また、図中５は、支持用ゴム積層体の全体
を示し、ここでは、この支持用ゴム積層体５を、気体室
４の下側に、下面板２を介してそれと軸線を一致させて
連結する。この例では、図２に平面図で示すようなほぼ
長方形の輪郭形状としたこの支持用ゴム積層体５は、四
枚のゴム板５ａと、三枚の剛性板、たとえば金属板５ｂ
を順次に積層してなり、かかるゴム積層体５の、上下伸
縮方向および水平剪断方向のそれぞれのばね定数は、ゴ
ム板５ａの物性の他、ゴム板５ａおよび金属板５ｂの枚
数ならびに寸法を選択することにより、また図示例で
は、これらのことに加えて、ゴム積層体５の中央部に設
けた軸線方向の貫通穴６の形状および寸法も適宜に選択
することによって調整することができる。

【００１６】このような支持用ゴム積層体５は、その上
面に固着した剛性取付板７を、ボルト・ナットをもって
下面板２に締付固定することによって気体室４に連結さ
れ、また、その下面に固着したこれも剛性のベース板
８、ひいては、そのベース板８の中央部から下方へ突出
させて設けた挿入筒９を介して、図示しない補助タンク
に連結される。従って、気体室４は、下面板２に設けた
流通孔２ａ、ゴム積層体５に設けた貫通穴６および挿入
筒９を経て補助タンクに連通する。

【００１７】さらにここでは、支持用ゴム積層体５の、
車両の左右方向に相当するそれぞれの側部に、そのゴム
積層体５を隔てて位置して、空気ばね、とくには支持用
ゴム積層体５の、車両の左右方向への変形を拘束する二
個の拘束手段１０，１０を配設する。この例では、各拘
束手段１０は、剛性取付け板７およびベース板８のそれ
ぞれに固定されて、反対側の板８，７の方向へそれぞれ
突出し、かつ、車両の左右方向に対向するそれぞれのブ
ラケット１１，１２に取付けることにて配設され、この
拘束手段１０は、たとえば、四枚のゴム板１０ａと三枚
の剛性板１０ｂとのそれぞれを、支持用ゴム積層体５の
積層方向と直交する方向へ順次に積層してなる。かかる
拘束手段１０は、車両の左右方向への空気ばねの水平変
形に際しては、両ブラケット１１，１２間で伸縮方向に
変形して、支持用ゴム積層体５よりもはるかに大きいば
ね定数をもたらす一方、車両の上下方向および前後方向
への空気ばねの変形に際しては、いずれも剪断方向に変
形して、支持用ゴム積層体５よりもはるかに小さいばね
定数をもたらす。

【００１８】なおここにおいて、拘束手段１０と、ブラ
ケット１１，１２とは、加硫その他の接着をもって一体
的に構成することもでき、また、その拘束手段１０を、
所要のばね定数との関連において、ゴム積層体５の一方
側だけに配設することもできる。ところで、この拘束手
段１０においてもまた、それのばね定数の調整は、ゴム
板１０ａの物性、ゴム板１０ａおよび剛性板１０ｂの枚
数ならびに寸法等を適宜に選択することにて行うことが
できる。

【００１９】以上のように構成してなる空気ばねは、そ
れを鉄道車両に適用するとともに、容量が１７ｌの補助
タンクに接続した場合には、そこへの荷重（通常はほぼ
６ton)の負荷状態で、たとえば、上下方向の静的ばね定
数を約５０kg/mm 、車両の左右方向の動的ばね定数を約
３５kg/mm 、そして、車両の前後方向の動的ばね定数を
約１７kg/mm とすることができる。図３は、この場合
の、拘束手段１０の作用状態を示す断面図であり、これ
によれば、気体室４が、車両の左右方向へ約４０mm変位
してもなお、支持用ゴム積層体５の変形を極めて小さく
抑制し得ることが解かる。

【００２０】このようにここでは、車両の左右方向への
空気ばねの変形に当っては、とくには拘束手段１０の硬
いばね特性に基づき、空気ばね全体としてのばね定数を
十分に高めることができ、一方、車両の上下および前後
方向への空気ばねの変形に当っては、拘束手段１０の十
分軟かいばね特性により、ゴムベローズ３を含む気体室
４および支持用ゴム積層体５のそれぞれに、本来的な機
能を十分に発揮させることができる。

【００２１】加えて、図示例によれば、拘束手段１０
を、支持用ゴム積層体５の側部に取付けていることか
ら、それの脱着作業を極めて容易ならしめることができ
る。

【００２２】図４は拘束手段の他の例を示す図である。
これは、剛性取付板７およびベース板８のそれぞれの固
定されて、反対側の板８，７の方向へそれぞれ突出して
車両の左右方向に対向する一対のプレート１３，１４間
に、車両の前後方向には転動する複数個のボール１５を
挟み込んでなり、従って、車両の前後方向に対しては、
ボール１５の転動下で、プレート１３，１４を自由に相
対変位させることができる、並進ガイド機構によって拘
束手段１０を構成したものである。ここで、両プレート
１３，１４は相互の対向面に、図４（ｂ）に示すところ
から明らかなように、車両の前後方向へ互いに平行に延
びる複数本のボール収容溝１６を有しており、各ボール
１５は、これらのボール収容溝１６によって所定の位置
に保持されるとともに転動を案内される。

【００２３】従って、この拘束手段１０によれば、支持
用ゴム積層体５の、車両の左右方向への変形は、両プレ
ート１３，１４の、ボール１５を介した当接によって確
実に阻止される一方、そのゴム積層体５の、前後方向へ
の変形は、ボール１５の転動によって極めて円滑に行わ
れることになる。ところで、支持用ゴム積層体５の上下
方向の伸縮変形は、図４（ａ）に誇張して示すように、
ボール１５と、ボール収容溝１６との間に、所要の変形
量に応じたあそびを設けることによって十分に許容する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、空気ばね
の、車両の左右方向のばね定数を、他の方向のばね定数
にほとんど影響を及ぼすことなく、所期した通りに高め
ることができる他、部品交換等のメンテナンスを不要な
らしめることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す縦断面図である。

【図２】支持用ゴム積層体および拘束手段を示す平面図
である。

【図３】拘束手段の作用状態を示す縦断面図である。

【図４】拘束手段の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１ 上面板 ２ 下面板 ３ ゴムベローズ ４ 気体室 ５ 支持用ゴム積層体 ５ａ ゴム板 ５ｂ 金属板 ６ 貫通穴 ７ 剛性取付板 ８ ベース板 １０ 拘束手段 １０ａ ゴム板 １０ｂ 剛性板 １１，１２ ブラケット １３，１４ プレート １５ ボール １６ ボール収容溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の、ゴム板と剛性板とを交互に積
   層してなる支持用ゴム積層体と、ゴムベローズにて囲繞
   してなる気体室とを軸線方向を揃えて上下に連結してな
   り、車両に適用される空気ばねであって、 支持用ゴム積層体の、車両の前後方向への変形を十分に
   許容し、左右方向への変形を拘束する拘束手段を設けて
   なる空気ばね。
2. 【請求項２】 前記拘束手段を、支持用ゴム積層体の積
   層方向と直交する方向に、複数枚のゴム板と剛性板とを
   順次に積層してなるゴム積層体にて構成してなる請求項
   １記載の空気ばね。
3. 【請求項３】 前記拘束手段を、車両の左右方向に対向
   して位置する一対のプレート間に、車両の前後方向に転
   動するボールを挟み込んでなる並進ガイド機構にて構成
   してなる請求項１記載の空気ばね。