TWI538834B - An air spring for a moving body, and a trolley for a moving body - Google Patents

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TWI538834B
TWI538834B TW099122113A TW99122113A TWI538834B TW I538834 B TWI538834 B TW I538834B TW 099122113 A TW099122113 A TW 099122113A TW 99122113 A TW99122113 A TW 99122113A TW I538834 B TWI538834 B TW I538834B
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Hideki Kitada
Toshihisa Adachi
Hirokazu Haraguchi
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Description

移動體用空氣彈簧、以及移動體用台車
本發明係關於移動體用之空氣彈簧，特別是關於用於鐵道車輛之台車與車體之間之空氣彈簧及具備該空氣彈簧之移動體用台車。
設於鐵道車輛之台車之彈簧裝置之一係使用空氣彈簧做為設於台車與車體之間之枕彈簧。例如於無枕樑之台車多使用將隔膜與止動橡膠組合之構造之空氣彈簧，使用空氣彈簧使車體之上下振動減衰。此構造之空氣彈簧雖於上下方向具有彈簧常數之非線性特性而發揮優良之振動吸收能力，但水平方向彈簧常數接近線性，阻止台車與車體之水平方向相對移動之力較弱。因此，若將舊式軌道維持原狀而欲圖車輛之高速化，在過彎時因傾斜不足而產生之過度離心力作用，台車與車輛台框間之水平(左右)方向相對移動量變大，產生車體之劇烈橫搖、對左右動止動件之台框之衝突而搭乘之舒適感惡化。
因此，特別是在意圖高速行進之鐵道車輛用途等係使用藉由限制止動橡膠之車輛左右方向之動作以使具有非線性特性之空氣彈簧。利用該空氣彈簧，於直線行進時發揮擁有做為隔膜與止動橡膠之合成之彈簧常數之較柔軟之彈簧之機能，在因過彎時等而產生一定以上之左右位移之場合，止動橡膠之變形受限制而僅隔膜發揮彈簧之機能，藉此可獲得較大之彈簧常數。此種空氣彈簧係揭示於例如專利文獻1。
專利文獻1：日本專利第3400551號公報
圖1係表示專利文獻1之空氣彈簧之圖。另外，圖面各部之名稱係配合本說明書而改稱。以夾於外筒5與下表面板7間之形態構成隔膜6，內部被以空氣加壓而做為1個彈簧發揮機能。此外，於下表面板7與夾持板3間係設置做為止動橡膠1之積層橡膠，做為另1個彈簧發揮機能。積層橡膠係於上部板4與夾持板3之間隔著板積層有複數橡膠層2之構造。在此，固定於夾持板3之突狀構件14與設於固定於下表面板7之止動凸緣13之長孔13a係如圖1(b)構成為突狀構件14嵌入於長孔13a。因此，止動橡膠1之位移於一方向因與長孔13a之側壁部之接觸而受限制，於另一方向則因與長孔13a端部之接觸而受限制。
藉由此種構造，直線行進時之搭乘舒適感不會惡化，亦即，在空氣彈簧左右方向位移小時，不提高空氣彈簧全體之左右方向彈簧常數，在大位移時可使較理想之非線性效果產生，對在舊式軌道之車輛高速化之對應變容易。然而，在更進一步之鐵道之高速化之需求中，若亦考慮在舊式軌道之高速行進，搭乘舒適感之改善更受期待。
為了解決上述，本發明人們累積銳意檢討，藉由如下述找出現在之止動件構造中之問題點而完成本發明。亦即，本發明係如下述。
一種移動體用空氣彈簧，係使用於由台車及車體構成之移動體車輛之台車與車體間，具備設在連接於該車體之外筒與下表面板之間之隔膜、設在連接於台車之夾持板與前述下表面板之間之止動橡膠，其特徵在於：具備由設於前述夾持板與前述下表面板之任一方之第1限制構件與設於另一方之第2限制構件構成之位移抑制機構；在以移動體車輛上安裝有該空氣彈簧之狀態下之該移動體車輛直線行進時之行進方向為前後方向、以在水平面內垂直於前後方向之方向為左右方向之場合；前述第1限制構件具備分別位於該第1限制構件之水平剖面中心之左右方向之左右外表面；前述第2限制構件在前述第1限制構件之左右兩側具備分別與前述左右外表面對向之限制壁面；將限制壁面之形狀形成為在前述第1或第2限制構件以前述移動體台車之台車軸為中心圓弧狀地位移之情形時之前述第1限制構件與前述第2限制構件之相對位置關係中，前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔相同(請求項1)。
利用此發明，即使為過彎時，設於台車左右之一對空氣彈簧亦可構成為具有相同彈簧特性。
此外，本發明之一側面係一種移動體用空氣彈簧，係使用於由台車及車體構成之移動體車輛之台車與車體間，具備設在連接於該車體之外筒與下表面板之間之隔膜、設在連接於台車之夾持板與前述下表面板之間之止動橡膠，其特徵在於：具備由設於前述夾持板與前述下表面板之任一方之第1限制構件與設於另一方之第2限制構件構成之位移抑制機構；在以移動體車輛上安裝有該空氣彈簧之狀態下之該移動體車輛之直線行進時之行進方向為前後方向、以在水平面內垂直於前後方向之方向為左右方向之場合；前述第1限制構件具備分別位於該第1限制構件之水平剖面中心之左右方向之左右外表面；前述第2限制構件在前述第1限制構件之左右兩側具備分別與前述左右外表面對向之限制壁面；將限制壁面之形狀形成為在前述第1或第2限制構件以前述移動體台車之台車軸為中心圓弧狀地位移之情形時之前述第1限制構件與前述第2限制構件之相對位置關係中，前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔，隨前述圓弧狀地位移之位移量變大而變小(請求項2)。
於台車與車體之左右方向之位移(搖動)中，限制構件之間隔窄比寬之場合能以較少之位移限制止動橡膠，空氣彈簧全體成為較硬之彈簧。本發明之空氣彈簧由於構成為於前述第1或第2限制構件以前述移動體台車之台車軸為中心圓弧狀地位移之情形時，前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔，隨前述圓弧狀地位移之位移量變大而變小，故彎軌之曲率越大彈簧常數越容易變大，即使於高速行進中搭乘舒適感亦被改善。
此外，將限制壁面之形狀形成為前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔，隨前述圓弧狀地位移之位移量變大而變小、且左右之間之各間隔相同(請求項3)。
若左右之間隔相同，即使為過彎時，設於台車左右之一對空氣彈簧亦可構成為具有相同彈簧特性。
在此，前述第1限制構件係具備圓柱狀外表面之構件較理想(請求項4)。其係因為容易與空氣彈簧之中心軸同心形成而有設計之自由度，此外，高強度且製造成本可抑制。
此外，第2限制構件可以獨立之2個部分構成，並固定為一方部分對第1限制構件位於左右之其中一方，另一方部分位於左右之另一方。由於可個別設計製造壁面，故有設計之自由度，且製造成本可抑制。
前述第2限制構件之前述限制壁面係於水平剖面呈以台車軸為中心之圓弧之曲面較理想(請求項5)。若如上述構成，第1限制構件與第2限制構件之限制壁面皆在以台車軸為中心之圓弧上相對位移，間隔被保持為一定。
另外，止動橡膠之左右方向之位移雖設第2限制構件以限制，但前後方向之位移不抑制亦可。亦即，不具備對前述第1限制構件之前述前後方向位移進行抑制之機構(請求項6)。藉由使前後方向為自由，可更加發揮對前後之振動柔軟之特性，不僅搭乘舒適感之提升，對藉由抑制過彎 時之車輪之橫壓增加而安全性提升亦可有貢獻。
此外，本案提供一種移動體用台車，具備複數個上述移動體用空氣彈簧(請求項7)。藉由將本發明之空氣彈簧做為台車之枕彈簧使用，即使於過彎時亦安定而可實現良好之制振特性，可獲得搭乘舒適感被改善之車輛。更具體而言，係藉由2個車軸而設有4輪之台車，且係於台車前後方向於車軸與車軸之間之位置從台車之旋轉軸左右對稱地設有2個空氣彈簧之移動體用台車。若該台車為無枕樑之台車則本發明之空氣彈簧可更理想地適用。
以下，針對本發明之作用說明。首先，藉由說明鐵道車輛之動作來說明於空氣彈簧產生之課題。圖2(a)係示意顯示代表性之從上方俯瞰鐵道車輛之構成者。車輛係由車體101與設於車體101下部之2個台車111、112構成。於台車111、112設有2軸4輪之車輪(不圖示)，在軌道上行進。圖2(a)中係將軌道之中心線以120顯示。車體101係被左右各2個之空氣彈簧131、132、133、134分別連接於台車111、112，且台車111、112係固定為可以台車軸為中心於水平方向旋轉位移。藉此旋轉位移，即使在軌道彎曲之場合2個台車亦可分別改變與車體之角度，結果是車輪可依軌道移動。圖2中係顯示軌道中心線120以某曲率彎曲之狀態，車體與台車之所成角度θ被稱為轉向角。
圖2(b)係說明(a)之台車112之台車之旋轉與空氣彈簧之位移狀態之圖。台車之原本之位置與因過彎而旋轉位移之位置分別被以四角形112a、112b顯示。圖1之空氣彈簧 係分別外筒固定於車體，夾持板固定於台車，已吸收車體與台車間之振動或位移。因此，若如過彎時般台車與車體相對位移，外筒與夾持板會在水平方向相對位移。該位移係以台車軸為中心成為轉向角。在圖之(b)係133、134為原本之空氣彈簧之位置，亦即，固定於車體之外筒之位置，133a、134a係位移後之台車之空氣彈簧之位置，亦即夾持板之位置。如上述外筒與夾持板以台車軸為中心產生轉向角θ之位移。
圖3係示意說明在如圖2位移後之狀態下之固定於夾持板之圓筒之突狀構件14與固定於下表面板之長孔13a之兩側壁(直線狀)之側壁13b、13c之關係之圖。外筒與夾持板雖如前述位移轉向角θ之量，但受隔膜與止動橡膠於中間支持之下表面板僅為至此等之中間位置之位移。在此係位移比轉向角θ小之角α之量。於圖中以虛線顯示之兩側壁與突狀構件14係顯示分別直線行進時之中立位置。亦即係止動橡膠1完全不變形，仍為下表面板與夾持板之原始位置之狀態之場合之位置。因此，側壁與突狀構件14之間隙在突狀構件14之右側或左側皆同樣為L1。對車輛之左右之擺盪，空氣彈簧之外筒與下表面板、下表面板與夾持板分別以透過隔膜與止動橡膠1左右擺盪來吸收振動。在此，若擺盪變大，藉由止動橡膠1變形L1之量，突狀構件14接觸側壁使止動橡膠1側之位移停止，可使僅隔膜作用吸收振動。此時，設於車輛之右側與左側之一對空氣彈簧A、B係對稱設於台車之旋轉軸，故會相對於車體與台車之相對 左右擺盪往反方向移動。亦即，若假設台車往在圖3之左方向相對移動，則在空氣彈簧A係突狀構件14接近側壁13c，在空氣彈簧B係突狀構件14接近側壁13b。由於突狀構件14與側壁之間隔左右皆為L1，故較理想為左右之突狀構件14同時作用。
然而，於過彎時，如圖3所示突狀構件14b與夾持板一起位移轉向角θ之狀態，側壁13b與13c皆係位於與下表面板一起位移角度α之量之狀態之位置。在此狀態下由於突狀構件14以台車軸為中心比側壁多位移角度θ-α之量，故與側壁之間隔會不同。亦即，空氣彈簧A與空氣彈簧B皆同樣與位於車輛之外側之側壁之間隔比突狀構件14大而成為L3，反之與位於車輛之內側之側壁之間隔變小為L2。在此狀態下，在想定車體對台車與上述同樣地擺盪之場合，在空氣彈簧A係間隔為L2較小，在空氣彈簧B係往間隔I3大方向移動。因此，在空氣彈簧A先被限制止動橡膠1之位移之狀態下，空氣彈簧B仍為未被限制之狀態，左右空氣彈簧之彈簧常數不平衡之狀態產生，導致搭乘舒適感惡化。
藉由如上述將本發明之空氣彈簧用於移動體車輛，或，藉由使用搭載有本發明之空氣彈簧之台車，可發揮更安定之制振機能，可圖搭乘舒適感之提升。
以下，參照圖面同時詳細說明本發明之空氣彈簧之構造與機能。另外，於以下之說明中，在顯示台車與車體之相對位置變化之場合，僅以顯示起因於直線行進與過彎行進之平面幾何學上之位置關係來顯示本發明之作用效果。因此，並非排除現實中因其他要因而作用之相對位置變動(離心力或其他橫擺盪等)所導致之影響做為離理想之相對位置之誤差要因產生作用於另外實際設計上被考慮。
圖4係以剖面顯示具備本發明之構造之空氣彈簧之一例之圖。從圖之中心往右半邊係顯示全體從上下觀察大致圓形之空氣彈簧安裝於移動體台車之場合之左右方向之剖面。此外，從圖之中心往左半邊係顯示前後方向之剖面。隔膜21係藉由氣密地安裝於於中心具有具有空氣孔之連接軸之傘型之外筒10、下表面板30而對內部施加空氣壓以使膨脹之構造。於下表面板30之下部安裝有止動橡膠50。止動橡膠50係以單層或複數層之橡膠層構成者，在本例係將橡膠層51與板52交互重疊並被以上部板20與夾持板40夾持固定之構造。夾持板40及下表面板30具備空氣孔，以使對隔膜之空氣加壓可進行。關於此等空氣孔可適用各種構造。在用於一般鐵道車輛之空氣彈簧係外筒直徑約0.5m~1.5m，夾持板之之直徑約0.2m~0.7m程度。
另外，在本例雖未顯示，但藉由將以180度相反位置同心覆蓋隔膜之俯視圓弧狀之外罩安裝於外筒，以使空氣彈簧之水平位移到達一定量後隔膜接觸此外罩而隔膜之空氣反作用力増大亦可。藉此可不伴隨衝擊便使水平位移量 減少。
在本實施例係下表面板之下部之為第2限制構件之側壁構件70被以獨立之2個零件構成，分別被螺栓固定於夾空氣彈簧之中心軸180對向之位置。此外，做為第1限制構件之突狀構件60係與夾持板一體形成為以中心軸為軸之圓筒形狀。此突狀構件60之外周面接觸側壁構件70之側壁71可使對止動橡膠50之變形所導致之位移設限。另外，在本圖雖係於下表面板設有側壁構件、於夾持板設有突狀構件之構成，但反之於下表面板設突狀構件60、於夾持板40設側側壁構件70亦可。甚至，在本圖雖係側壁構件70與下表面板30做為不同構件安裝，但與下表面板30形成為一體亦可。此外，不限於從下表面板30往下突出之構造，為於下表面板設有同樣之壁材之構造亦可。同樣地，在本圖雖係突狀構件60與夾持板40做為一體之零件被構成之例，但為不同零件之組合亦可。不論任何場合，只要此等之具體構成具備本發明之限制構件之特徵，便屬考慮設計與製造之容易性及材料與製造之成本而可適當設計之事項。在此本例係使突狀構件60之與側壁構件70對向之部分之外徑為30mm~70mm、側壁構件70之左右之側壁間隔為34mm~120mm。
使用圖5說明為第2限制構件之側壁構件70與為第1限制構件之突狀構件60之機能。本圖為了動作說明之簡單，係側壁構件70做為槽被一體形成做為下表面板30之一部分，且於夾持板40做為圓柱凸狀體一體形成有突狀構 件60之構成。此外，止動橡膠50係以單層者顯示，其他係部構造省略。在外力不對空氣彈簧作用之原始位置係如圖4所示，外筒10與下表面板30、夾持板40被上下配置為同心狀。圖5(a)係顯示以左右方向切空氣彈簧之剖面圖，同圖(b)係顯示於前後方向切之剖面。在空氣彈簧安裝於移動體車輛之場合，在直線行進狀態下車輛之行進方向為前後方向，與其直角之車輛之寬度方向為左右方向。此外，同圖(c)係從上方觀察以突狀構件60與側壁構件70構成之部分之擴大示意圖，顯示突狀構件60在設於做為側壁構件70之下表面板30之孔之中相對位移之狀態。在同圖(c)之突狀構件61係顯示位移前之原始之位置。
圖5之各部分係固定於車體(不圖示)之外筒10與固定於台車(不圖示)之夾持板40因車體與台車之相對位移而位移後之狀態。亦即，追隨外筒10與夾持板40之相對位移而隔膜21與止動橡膠50變形。在圖5(a)係突狀構件60接觸側壁構件70，無法再位移之狀態。因此，成為車體與台車亦即外筒10與夾持板40之進一步之相對位移僅以隔膜21之變形吸收之狀態。反之，在圖5(b)係突狀構件60與側壁構件70間於間隔尚有餘裕，並未接觸。因此，車體與台車亦即外筒10與夾持板40之相對位移係隔膜21之變形與止動橡膠50之變形之雙方以對應於其彈簧常數之比率分擔吸收之狀態。一般隔膜21與止動橡膠50之位移之分擔比率係被設計為止動橡膠50為相對位移全體之5%~50%程度，最多60%程度為通常之範圍。在隔膜21之彈簧常數為 相同之場合，增加止動橡膠50之位移分擔比率會使止動橡膠50較柔軟。亦即使彈簧常數較小。藉此，全體而言直線行進時之搭乘舒適感係提升之傾向。然而，由於過彎時過軟反而搭乘舒適感受損，故更硬之特性於左右方向被要求。因此，若超過某一左右位移便以突狀構件60限制止動橡膠50之變形，使止動橡膠50為無限硬(彈簧常數大)之狀態。
在此，本發明之限制構件，亦即突狀構件與側壁構件之理想之特徵係如圖5(c)為其一例般，在於以為突狀構件表面之曲面與為左右側壁構件表面之曲面構成之點。由於各自為曲面，故即使於過彎時使左右之兩面間之間隔相同之設計亦可行。另外，與突狀構件接觸之前後之壁沒有亦可。亦即，非如圖5之構造，只要是於後方向無壁之僅左右方向之側壁構件便發揮本發明之效果。在此場合，於前後方向可確保更柔軟之彈簧特性，可維持良好之搭乘舒適感。具體之動作以圖6說明。
圖6係與圖3同樣地，示意說明車輛過彎之場合之用於該車輛之做為本發明之例之空氣彈簧之限制構件之相對位置關係之圖。為了使與圖3之對比較容易，使突狀構件60及側壁構件70以外之符號相同。側壁構件70具有在離台車中心較遠側與突狀構件60相對向之側壁71a、在接近台車中心之側與突狀構件60相對向之側壁71b。突狀構件60具有與側壁71a相對向之側之面60a、與側壁71b相對向之側之面60b。在本實施例雖記載突狀構件60為圓柱構件， 但為分割為具有60a之部分與具有60b之部分之構件亦可。
於如前述過彎時之空氣彈簧中，外筒10與夾持板40雖位移轉向角θ之量，但受隔膜21與止動橡膠50於中間支持之下表面板30為至此等之中間位置之位移。在此係位移比轉向角θ小之角α之量。與圖3之場合同樣地，在直線行進時之中立位置，突狀構件60與兩側壁之面間隔係設為L1(不圖示)。對車輛之左右之擺盪，空氣彈簧之外筒與下表面板、下表面板與夾持板分別以透過隔膜與止動橡膠左右擺盪來吸收振動。在此，若擺盪變大，藉由止動橡膠變形L1之量，突狀構件14接觸側壁使止動橡膠側之位移停止，可使僅隔膜作用吸收振動。此時，設於車輛之右側與左側之一對空氣彈簧A、B係對稱設於台車之旋轉軸，故會相對於車體與台車之相對左右擺盪往反方向移動。亦即，若假設台車往在圖之左方向相對移動，則在空氣彈簧A係突狀構件接近側壁71b，在空氣彈簧B係突狀構件接近側壁71a。由於突狀構件14與側壁之間隔左右皆為L1，故左右之突狀構件同時發揮作用。
於過彎時，如圖6所示突狀構件60與側壁構件70以台車軸O為中心相對位移角度θ-α之量。於此狀態，以本發明之空氣彈簧之限制構件之構造係側壁形狀被設計為突狀構件面60a與側壁71a之間隔L3與突狀構件面60b與側壁71b之間隔L2相等。在本例中，側壁71a與側壁71b係形成為以具備空氣彈簧之台車之台車軸O為中心之半徑Ra與Rb之圓弧形狀。因此，相對於同樣以台車軸為中心在圓 弧上位移之突狀構件60，不論起因於轉向角θ之角度位移之量皆可保持相同間隔。亦即，L2與L3相等，且不論突狀構件60之以台車軸為中心之位移量皆為一定。因此，在設於車輛之右側與左側之一對空氣彈簧A、B，若台車往在圖之左方向相對移動，則在空氣彈簧A係突狀構件60b接近側壁71b，在空氣彈簧B係突狀構件60a接近側壁71a。由於間隔L2與L3相等，故左右之突狀構件同時發揮作用，左右之空氣彈簧A、B可發揮相同彈簧特性。若考慮於一般鐵道用車輛使用之台車，左右空氣彈簧之安裝間隔為1.5m~3.5m，從台車軸至突狀構件60之中心之距離為0.75m~1.75m。突狀構件60與側壁之間隔為2mm~25mm較理想。因此，若使突狀構件60之外表面直徑為30mm~70mm，側壁之圓弧半徑Ra為767mm~1810mm，Rb為690mm~1734mm。
如此例，只要使側壁為同心之圓弧形狀，在間隔可使一定之方面設計製造雖容易，但本發明之空氣彈簧只要是左右之間隔相對於突狀構件60之圓弧位移為相同之構造，其形狀不問。例如，使側壁71a為比上述之同心曲率大之圓弧，使側壁71b為曲率小之圓弧，雖間隔L2與L3緩慢變化仍可實現L2=L3。當然，側壁形狀並不限於一定曲率之圓弧，為曲率變化之曲面亦可。亦可以並非嚴密等間隔之形狀，例如近似圓弧之直線之組合等形成側壁構件，只要是過彎時之左右之間隔比起側壁為如圖3之動作說明之直線之場合被改善為均等之形狀便應被考慮為本發明之範圍。
其次，本發明之一側面之限制構件，亦即突狀構件60與側壁構件70之特徵在於突狀構件60與側壁構件70之間隔形成為隨以台車軸為中心之位移變大而變小。以於圖7顯示該構成例來說明。圖7係示意顯示突狀構件60與側壁構件70之水平剖面。係在以台車軸為中心突狀構件60以圓弧狀地位移之場合，與側壁構件70之左右間隔變小之構成之例。圖7(a)係位於內側之側壁為直線，外側側壁為折彎之直線，同圖(b)係雙方為折彎之直線，同圖(c)係雙方以曲線構成。為了發揮本發明之效果，為任一形狀皆可形成，但以對應於位移量獲得平順之特性變化之觀點，同圖(c)之曲線較理想。特別理想之構成係如下。於同圖(c)中，設離在中立位置之台車軸左右方向之距離至內側側壁為Rb，至突狀構件60中心為R，至外側側壁為Ra。在此，使內側側壁71b之曲率半徑為比Rb大之半徑，使外側側壁71a之曲率半徑為比Ra小之半徑，在突狀構件60位移為半徑R之圓弧狀之際，藉由使成為突狀構件60與兩側側壁71a、71b之間隔相同之曲線，可獲得本發明之效果，且特性之變化平順，且相對於左右之擺盪可獲得均等之制振性能。
圖8係與圖3同樣地，示意說明車輛過彎之場合之用於該車輛之做為本發明之一側面之例之空氣彈簧之限制構件之相對位置關係之圖。為了使與圖3之對比較容易，使突狀構件60及側壁構件70以外之符號相同。側壁構件70具有在離台車中心較遠側與突狀構件60相對向之側壁71a、在接近台車中心之側與突狀構件60相對向之側壁 71b。突狀構件60具有與側壁71a相對向之側之面60a、與側壁71b相對向之側之面60b。在本實施例雖記載突狀構件60為圓柱構件，但為分割為具有與側壁71a相對向之側之面60a之部分與具有與側壁71b相對向之側之面60b之部分之構件亦可。
於如前述過彎時之空氣彈簧中，外筒10與夾持板40雖位移轉向角θ之量，但受隔膜21與止動橡膠50於中間支持之下表面板30為至此等之中間位置之位移。在此係位移比轉向角θ小之角α之量。與圖3之場合同樣地，在直線行進時之中立位置，突狀構件60與兩側壁之面間隔係設為L1(不圖示)。對車輛之左右之擺盪，空氣彈簧之外筒與下表面板、下表面板與夾持板分別以透過隔膜與止動橡膠左右擺盪來吸收振動。在此，若擺盪變大，藉由止動橡膠變形L1之量，突狀構件14接觸側壁使止動橡膠側之位移停止，可使僅隔膜作用吸收振動。此時，設於車輛之右側與左側之一對空氣彈簧A、B係對稱設於台車之旋轉軸，故會相對於車體與台車之相對左右擺盪往反方向移動。亦即，若假設台車往在圖之左方向相對移動，則在空氣彈簧A係突狀構件接近側壁71b，在空氣彈簧B係突狀構件接近側壁71a。由於突狀構件14與側壁之間隔左右皆為L1，故左右之突狀構件同時發揮作用。
於過彎時，如圖8所示突狀構件60與側壁構件70以台車軸O為中心相對位移角度θ-α之量。於此狀態，以本發明之空氣彈簧之限制構件之構造係側壁形狀被設計為突 狀構件面60a與側壁71a之間隔L3係形成為相對位移之量θ-α越大側壁71a便越小。同樣地，突狀構件面60b與側壁71b之間隔L2亦係形成為相對位移之量θ-α越大側壁71b便越小。藉此，過曲率越大之彎間隔便越小，可更早限制止動橡膠50之變形而使空氣彈簧全體之剛性較大，故可圖過彎時之搭乘舒適感之提升。
以圖9更詳細說明此狀態。圖9係重疊顯示於側壁構件70從左右方向位移角度α之量之狀態，突狀構件位移θ 2之狀態與位移θ 3之狀態之圖。另外，實際上伴隨θ 2與θ 3之位移之側壁構件70之位移角α亦會若干變化，但在此係為了使以相對位移之差異之觀點說明較容易而假設α為相同來說明。
側壁係形成為在位移θ 2之量之突狀構件62係與左右側壁71a、71b之間隔分別為L3(θ 2)與L2(θ 2)，在位移θ 3之量之突狀構件63係與左右側壁71a、71b之間隔分別為L3(θ 3)與L2(θ 3)，L3(θ 2)=L2(θ 2)>L3(θ 3)=L2(θ 3)。更具體而言，藉由側壁71a係以曲率比以台車軸O為中心之半徑Ra之曲線大之曲線構成，側壁71b係以曲率比以台車軸O為中心之半徑Rb之曲線大之曲線構成，實現使左右間隔逐漸變小且相同。由於左右之間隔相等，故以台車軸為對象被設置之2個空氣彈簧之限制構件同時發揮作用，左右之空氣彈簧A、B可發揮相同彈簧特性。在此，若考慮於一般鐵道用車輛使用之台車，左右空氣彈簧之安裝間隔為1.5m~3.5m，從台車軸至突狀構件60之中心之距離為 0.75m~1.75m。突狀構件60與側壁之間隔為2mm~25mm較理想。
(移動體用台車)
本發明之空氣彈簧特別適合用於做為鐵道車輛被廣泛使用之2軸4輪之轉向台車。於圖10示意顯示該台車之代表性構造圖。設有2軸4輪之車輪140之台車框110之左右空氣彈簧係具備本發明之構造之空氣彈簧，例示圖4之構造。如上述使用本發明之空氣，藉由於該台車上載置車體，可發揮如先前說明之本發明之機能。因此，由構成如上述之台車與車體構成之鐵道車輛可獲得更良好之搭乘舒適感。
另外，本次被揭示之實施形態應被認為在所有方面皆為例示而非限制。本發明之範圍並非如上述之說明而是以申請專利範圍顯示，意欲包含與申請專利範圍均等之意義及範圍內之所有變更。
5、10‧‧‧外筒
7、30‧‧‧下表面板
6、21‧‧‧隔膜
4、20‧‧‧上部板
3、40‧‧‧夾持板
2、51‧‧‧橡膠層
1、50‧‧‧止動橡膠
14、60、61、62、63‧‧‧突狀構件
13‧‧‧止動凸緣
13a‧‧‧長孔
52‧‧‧板
70‧‧‧側壁構件
13b、13c、71、71a、71b‧‧‧側壁
60b、60a‧‧‧突狀構件面
L1、L2、L3‧‧‧間隔
101‧‧‧車體
110‧‧‧台車框
111、112‧‧‧台車
120‧‧‧軌道中心線
130、131、132、133、134、A、B‧‧‧空氣彈簧
140‧‧‧車輪
150‧‧‧台車軸
圖1係顯示做為先前技術之空氣彈簧之一例之剖面圖。
圖2係示意說明安裝於鐵道車輛之空氣彈簧與曲線行進時之位移之圖，(a)係從上方觀察車輛之場合之車體與台車之位置，(b)係說明台車與空氣彈簧之位移之圖。
圖3係說明先前技術之空氣彈簧中之制止構件之位移狀態之圖。
圖4係顯示本發明之空氣彈簧之一例之剖面圖。
圖5係示意顯示本發明之空氣彈簧之制止構件之機能之圖，(a)係說明左右方向之動作之圖，(b)係說明前後方向之動作之圖，(c)係說明突狀構件與側壁之關係之圖。
圖6係說明本發明之空氣彈簧中之制止構件之位移狀態之圖。
圖7係示意顯示本發明之一側面之制止構件之構成例之圖。
圖8係說明本發明之一側面之空氣彈簧中之制止構件之位移狀態之圖。
圖9係更詳細說明本發明之一側面之空氣彈簧中之制止構件之位移狀態之圖。
圖10係顯示本發明之移動體用台車之一例之圖，(a)係從上方觀察之圖，(b)係從側面觀察之圖。
10．．．外筒
30．．．下表面板
21．．．隔膜
20．．．上部板
40．．．夾持板
51．．．橡膠層
50．．．止動橡膠
60．．．突狀構件
52．．．板
70．．．側壁構件
71．．．側壁

Claims (9)

  1. 一種移動體用空氣彈簧，係使用於由台車及車體構成之移動體車輛之台車與車體間，具備設在連接於該車體之外筒與下表面板之間之隔膜、設在連接於台車之夾持板與前述下表面板之間之止動橡膠，其特徵在於：具備由設於前述夾持板與前述下表面板之任一方之第1限制構件與設於另一方之第2限制構件構成之位移抑制機構；在以移動體車輛上安裝有該空氣彈簧之狀態下之該移動體車輛直線行進時之行進方向為前後方向、以在水平面內垂直於前後方向之方向為左右方向之場合；前述第1限制構件具備分別位於該第1限制構件之水平剖面中心之左右方向之左右外表面；前述第2限制構件在前述第1限制構件之左右兩側具備分別與前述左右外表面對向之限制壁面；將限制壁面之形狀形成為在前述第1或第2限制構件以前述移動體台車之台車軸為中心圓弧狀地位移之情形時之前述第1限制構件與前述第2限制構件之相對位置關係中，前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔相同。
  2. 一種移動體用空氣彈簧，係使用於由台車及車體構成之移動體車輛之台車與車體間，具備設在連接於該車體之外筒與下表面板之間之隔膜、設在連接於台車之夾持板與前述下表面板之間之止動橡膠，其特徵在於： 具備由設於前述夾持板與前述下表面板之任一方之第1限制構件與設於另一方之第2限制構件構成之位移抑制機構；在以移動體車輛上安裝有該空氣彈簧之狀態下之該移動體車輛之直線行進時之行進方向為前後方向、以在水平面內垂直於前後方向之方向為左右方向之場合；前述第1限制構件具備分別位於該第1限制構件之水平剖面中心之左右方向之左右外表面；前述第2限制構件在前述第1限制構件之左右兩側具備分別與前述左右外表面對向之限制壁面；將限制壁面之形狀形成為在前述第1或第2限制構件以前述移動體台車之台車軸為中心圓弧狀地位移之情形時之前述第1限制構件與前述第2限制構件之相對位置關係中，前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔，隨前述圓弧狀地位移之位移量變大而變小。
  3. 如申請專利範圍第2項之移動體用空氣彈簧，其中，將限制壁面之形狀形成為前述第1限制構件之前述左右外表面與前述第2限制構件之前述限制壁面之間之各間隔，隨前述圓弧狀地位移之位移量變大而變小、且左右之間之各間隔相同。
  4. 如申請專利範圍第1項之移動體用空氣彈簧，其中，前述第1限制構件係具備圓柱狀外表面之構件。
  5. 如申請專利範圍第2項之移動體用空氣彈簧，其中， 前述第1限制構件係具備圓柱狀外表面之構件。
  6. 如申請專利範圍第1項之移動體用空氣彈簧，其中，前述第2限制構件之前述限制壁面係於水平剖面呈以台車軸為中心之圓弧之曲面。
  7. 如申請專利範圍第1項之移動體用空氣彈簧，其中，不具備對前述第1限制構件之前述前後方向位移進行抑制之機構。
  8. 如申請專利範圍第2項之移動體用空氣彈簧，其中，不具備對前述第1限制構件之前述前後方向位移進行抑制之機構。
  9. 一種移動體用台車，具備複數個申請專利範圍第1至8項之移動體用空氣彈簧。
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