JPS5811344B2 - 車両用空気ばねの高さ制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気ばねと金属コイルばねとを一諸に使用した
構造の車両用まくらばね装置において、前記空気ばねの
支持高さを制御する方法と、この方法を実施するための
装置に関する。

車両用の空気ばねに対する給排気は、一般に自動高さ調
整弁（以下ＬＶという）によって給排気調整された圧力
空気が導入されて、支持高さと内圧とを保たせるように
している。

従来の空気ばね高さ調整機構は第１図または第２図に示
すように、車体１と台車枠２との間に介装した空気ばね
３のＬＶ４を台車枠２に固定しく第１図）、または車体
１に固定してあり（第２図）、車体１の重量が変動する
とロッド４２が給排気腕（以下レバーという）４１を昇
降揺動させ、これにより空気ばね３に給気もしくは排気
を行って荷重圧に対応させるようにしていた。

すなわち第２図の場合についてみればレバー４１が水平
位置にあるときは空気ばねの内圧が均衡しているものと
して給排気が行われないが、レバーが右下りに傾斜した
ときは給気されて内圧が高められ、またレバーが右上り
に傾斜したときは排気されて内圧が下域される。

このため空気ばねの支持高さは、車体の重量変動によっ
て一時的に変ったとしても、前記レバーの上下変位によ
って圧力調整がなされて常に一定高さに保持されるよう
になっている。

このことは、空気ばねとコイルばねとを一諸に使用した
ばね装置においては、荷重の増加に拘らず空気ばねの高
さは常に一定であるので、コイルばねにおいては、常に
セット時に設定された分担荷重を持つだけにとどまり、
車両荷重がいかに増大してもこれを分担することができ
ず、極めて合理的でない。

本発明の目的は、このような不都合を解消させるための
空気ばねの高さ制御手段を提供し、車両荷重の変化に対
応して空気ばねの設定高さを随時変動させ、これによっ
てコイルバネにおいても荷重変動による増減分を比例的
に負担させることができるようにしたことである。

以下、本発明の構成を図面によって具体的に説明する。

本発明においては第３図に示すようにＬＶ４を車体１側
に固定すると共に、オイルダンパとばねシリンダとを一
体に形成した支点位置調整装置（以下調整装置という）
５を、例えば台車枠２側に固定し、前記調整装置５０ロ
ツド５３をＬＶのレバー４１を作動するロッド４２と枢
動支点Ｏにおいて連結させ、同時に空気ばね３の圧力空
間とばねシリンダの圧力空気室５２とを連通させておく
。

本発明装置の主要部を成す調整装置５は、第４図に示す
ように油を充満させたオイルダンパ室５１とばねシリン
ダ機構とを上下に連結して一体形成したものであって、
軸心部にはロッド５３を通貫させである。

このロッド５３は、オリフィス５４１を有してオイルダ
ンパ室５１に係合される第１のピストン５４と、ばねシ
リンダ機構用の第２のピストン５５とを上下の所定位置
に固設されている。

第２のピストン５５はばね５６の反力によって常に上方
へ押圧傾向が付勢されているが、該ピストン５５の上側
に形成される圧力空気室５２への圧力導入によって、該
ピストン５５を下降させることができるようになってい
る。

次に第５図によって本装置の作用を具体的に説明する。

先ず第５図Ａに示すように車体荷重が基準荷重Ｗ０の状
態においては、空気ばね３の内圧は基準圧Ｐ０を保ち、
調整装置の圧力空気室５２の空気圧とばね５６の反力と
が均合ってピストン５５を停止させているため、ＬＶ４
のレバー４１は水平状態を保ち、したがって空気ばね３
は基準高さＨ０を保っている。

しかるに、いま第５図Ｂに示すように車体荷重が増大し
てＷ１になると、車体１が空気ばね３を押圧し、基準高
さよりも△Ｈだけ低い位置となり、空気ばね３を撓わま
せてＨ１の高さに変動させる。

このため空気ばねは容積が減少して内圧がＰｌに増大し
、調整装置の圧力空気室５２の内圧をも増大させて第２
のピストン５５に下降圧力を付勢するが、第２のピスト
ン５５と同じ運動をする第１のピストン５４は、オリフ
ィス５４１を通過する僅かな油の移動によって少しずつ
降下するものであるので、前記第２のピストン５５は圧
力空気室５２の内圧が増大しても急激に下降せず、徐々
に下降される。

したがってロッド４２の高さも急激に変化しないが、増
大荷重Ｗ１によって車体の位置は△Ｈだけ低くなってい
るため、ＬＶのレバー４１は右上り状態すなわちレバー
４１の枢動支点Ｏが該レバーとＬＶとの接続点０′より
も高い状態になり、ＬＶから空気ばね内に空気を供給す
る。

このため、空気ばね３は内圧Ｐ１を保った状態で徐々に
伸びていく。

そして、ピストン５５のゆるやかな降下による枢動支点
０のゆるやかな降下とも関連して、空気ばねの高さが、
第５図〔Ｃ〕に示されるように、Ｈ１よりも△Ｈ″だけ
増加しかつＨ０よりも△Ｈ′だけ減少した状態でレバー
４１が水平になる。

したがって空気ばね３への空気の供給は停止しこの状態
で釣合う。

すなわち、空気ばねの高さは荷重がＷｏからＷ１に増加
したことにより△Ｈ′だけ（荷重Ｗ０に比較して）低く
なるのでこの分だけコイルばね６は圧縮されることにな
り、したがってコイルばねの負担荷重も増加する。

以下同様に空気ばねに作用する荷重の量に応じてレバー
の枢動支点を降下させ、それによって空気ばねの高さを
低くさせる。

次に空気ばねに作用する荷重がＷ１からＷｏに減少した
とすると、空気ばねは空気ばねおよびコイルばねの反力
と荷重とが釣り合うようにすなわち空気ばねの内圧がＰ
ｏに近い値Ｐ３になるように伸び、例えば第５図〔Ｄ〕
に示されるように高さがＨ２（Ｈ２＞Ｈ０）になる。

したがってレバー４１は今度は右下り状態になる。

一方空気ばね内の空気圧がＷ１からＷ３に減少すると調
整装置の圧力空気室５２の内圧も減少するためピストン
５５はばね５６により押し上げられるわけであるが、前
述のダンパ作用によりピストン５５は徐々に上昇するた
めレバー４１の枢動支点Ｏも徐々に上昇する。

このためレバー４１の右下り傾向はすぐには解消されず
、ＬＶを介して空気ばねから排気される。

そして空気ばねの高さがＨ０になった状態でレバー４１
は水平になり、この位置で空気ばねからの排気は停止し
、この状態で釣合う。

なおこのとき空気ばね内の空気圧はＰｏになっている。

第６図は本発明法によるばね装置と従来のばね装置との
ばね高さの変動状態を示すものであるが。

車体荷重の増大に対しても、従来はＢで示されるように
ばね高さに変化を伴わないのに対し、本装置の場合はＡ
で示されるように荷重に正比例して空気ばねの支持高さ
を低く変動調整させることができる。

したがって第７図に示すように、荷重増に伴うばねの負
担荷重は、従来空気ばねにおいてはＣで示されるように
増大しコイルばねにおいてはＤで示されるように変動し
なかったのに対し、本発明による場合は、ＥおよびＦで
示されるように空気ばね、コイルばねとも、荷重の増加
に伴って比例的に増加させることができるのがわかる。

このように本発明によれば、空気ばねとコイルばねとの
両方に対して、荷重圧に比例した変位を与えることがで
きるので、まくらばね装置を全体的に有効活用させるこ
とができ、ばね装置の寿命を延長させることができる。

なお本実施例では、支点位置調整装置を台車２側に取り
付けたので、ロッド５３の上端５３ａにロッド４２を接
続しているが、ＬＶが第１図に示されるように台車側に
取り付けられていてこのため支点位置調整装置を車体１
側に取り付ける場合には、支点位置調整装置を第とは逆
向きにして取り付ければよい。

したがってこの場合にはレバー４１の枢動支点０の高さ
は、空気ばね内の空気圧の増加に比例して、台車に関し
て高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の空気ばね装置の取付形態を
示す車体要部の側面図。 第３図は本発明に係る高さ制御装置の１実施例を断面に
て示す構成説明図。 第４図は本発明装置の要部を構成する支点位置調整装置
の縦断面図。 第５図は本発明装置の作用形態を段階的に示す説明図。 第６図は荷重とばね高さとの関係を示す比較線図。 第７図はそれぞれのばね装置の負担荷重と総荷重との関
係を示す比較線図。 １：車体、２：台枠、３二空気ばね、４ ： ＬＶ（自
動高さ調整弁）、５：支点位置調整装置、５１ニオイル
ダンパ室、５２：圧力空気室、５３：ロッド、５４：第
１のピストン、５５：第２のピストン、５６：ばね、６
：コイルばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車体側又は台車側に取り付けられた自動高さ調整弁
   の給排気腕の枢動支点を台車側又は車体側に連結し、該
   台車に関する車体の昇降による該給排気腕の枢動により
   該自動高さ調整弁を動作させて空気圧の給排が行なわれ
   る金属ばね併用空気ばねの高さ制御方法において、該空
   気ばねに加わる荷重の変化に伴なう内部空気圧の変化に
   応じて該自動高さ調整弁の給排動作停止時における該給
   排気腕の枢動支点を該台車又は車体に関して下降又は上
   昇させ、それによって該給排気腕の水平釣合位置を下降
   又は上昇させ、空気ばねの高さを荷重の変化に応じて変
   化させることを特徴とした車両用空気ばねの高さ制御方
   法。 ２ 車体側又は台車側に取り付けられた自動高さ調整弁
   の給排気腕の枢動支点を台車側又は車体側に連結し、該
   台車に関する車体の昇降による該給排気腕の枢動により
   該自動高さ調整弁を動作させて空気圧の給排が行なわれ
   る金属ばね併用空気ばねの高さ制御装置において、密閉
   されたオイルダンパ室とポートを有する圧力空気室とを
   直列に一体形成した２段連結構造のシリンダ本体部と、
   オイルダンパ室に係合するオリフィスを穿孔されたピス
   トンと圧力空気室に係合するピストンとを有していて該
   シリンダ本体の軸心位置に通貫されるロッドと、圧力空
   気室の空圧に抗するごとく前記ピストンに対して常に抑
   圧傾向を付勢するばね装置と、から成る支点位置調整装
   置を台車又は車体に固定し、該給排気腕の枢動支点を該
   ロッドに連結し、該空気ばねの内部と該圧力空気室とを
   連通し、該空気ばね内の空気圧によって該ロッドを上下
   に移動させることを特徴とした車両用空気ばねの高さ制
   御装置。