TWI599732B - Air spring - Google Patents

Description

空氣彈簧

本發明係關於一種空氣彈簧，更確切而言，係關於一種可抑制重量增加並且可更確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧。

於軌道車輛中，為了減輕於車輛行駛時對車體之衝擊及振動，在車輛本體與台車之間會配置空氣彈簧。空氣彈簧主要具備連接於車輛本體側之上面板、配置於其下方之下面板、及以連接上面板與下面板之方式配置之橡膠製隔膜等，可藉由隔膜之彈性變形減輕行駛時於上下方向之衝擊及振動。於空氣彈簧中，作為用以確保隔膜之氣密性之密封方式，有將隔膜分別夾在上面板與一緊固金屬件之間及下面板與另一緊固金屬件之間，並藉由螺栓緊固之緊固密封方式(例如，參照宮本，「圖解．電車之結構-澈底剖析通勤電車-」，第2版，豐國印刷股份有限公司，2010年1月，p.46(非專利文獻1))，或利用隔膜之內壓相對上面板及下面板之各個固定隔膜之自封方式等(例如，參照「軌道車輛用彈簧裝置JISE4206」，日本工業標準調查會審議，1989年5月，p.8,10-12(非專利文獻2))。

[先前技術文獻] [非專利文獻]

[非專利文獻1]宮本，「圖解．電車之結構-澈底剖析通勤電車-」，第2版，豐國印刷股份有限公司，2010年1月，p.46

[非專利文獻2]「軌道車輛用彈簧裝置JISE4206」，日本工業標準調查會審議，1989年5月，p.8,10-12

於採用緊固密封方式之空氣彈簧中，為了確保隔膜之氣密性，使用剛性及強度優異之緊固金屬件。此種緊固金屬件由於重量較大，故而存在因使用其而導致空氣彈簧整體重量增加之問題。

於採用自封方式之空氣彈簧中，在隔膜內壓降低之壓縮狀態下因輸送時之振動或檢查時之操作而施加外力之情形、或於車輛之行駛中自水平方向施加較大之位移而使隔膜大幅變形之情形等時，難以確保隔膜與上面板之接觸。因此，存在隔膜自上面板脫離，而從隔膜與上面板之間產生空氣洩漏之問題。又，為了防止隔膜自上面板脫落，亦提出有於上面板之與隔膜接觸之區域之下側設置突起(隆起)之構造，但仍無法有效地防止隔膜之空氣洩漏。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種可抑制重量增加、並且可更確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧。

本發明之空氣彈簧具備：第1支承構件；第2支承構件，係自上述第1支承構件觀察時於主負荷方向相距一間隔配置；及隔膜，其藉 由連接上述第1支承構件與上述第2支承構件而形成封閉空間，且可彈性變形；上述隔膜具有於內周側形成有開口部之圓環形狀；於上述隔膜中規定上述開口部且與上述第1支承構件接觸之區域即第1接觸部，包含藉由與上述第1支承構件接觸而彈性變形成向上述第2支承構件側突出之變形部；上述變形部與自上述變形部觀察時位於上述第2支承構件側之上述第1支承構件接觸。

本發明之空氣彈簧中，隔膜之變形部與自該變形部觀察時位於第2支承構件側之第1支承構件接觸。因此，能在不使用重量較大之緊固構件等將隔膜固定於第1支承構件之情形下，於變形部確實地確保隔膜與第1支承構件之接觸。藉此，可抑制隔膜自第1支承構件脫離，其結果，可防止隔膜之空氣洩漏。如此，根據本發明之空氣彈簧，可提供一種能在抑制重量增加之同時、更確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧。

上述空氣彈簧中，變形部可藉由與自上述變形部觀察時位於上述第2支承構件側之上述第1支承構件接觸，而被壓縮於上述主負荷方向

藉此，隔膜之變形部欲自第1支承構件脫離之情形時，由於被壓縮之變形部會復元，故可更確實地確保隔膜與第1支承構件之接觸。其結果，可進一步確實地確保隔膜之氣密性。

上述空氣彈簧中，第1支承構件亦可包含第1支承體、及自第1支承體觀察時配置於第2支承構件側之第2支承體。而且，變形部亦可與第2支承體接觸。

藉此，可確實地確保隔膜與第1支承構件之接觸，並且隔膜 之安裝及拆卸變得更容易。

上述空氣彈簧中，第2支承體亦可為滑動構件。藉此，可容易地緩和自外部施加之衝擊及振動。又，藉由利用該滑動構件，可避免零件數增加且可確實地確保隔膜之氣密性。此處，所謂滑動構件意指相較於上述空氣彈簧之其他構成構件表面之摩擦係數進一步降低之構成構件。

上述空氣彈簧中，第2支承體亦可於外周面上具有向第2支承構件之相反側突出之突出部。此外，變形部亦可於突出部與第2支承體接觸。藉此，可使隔膜與第1支承構件更容易地接觸。

上述空氣彈簧中，第2支承構件可配置在從第1支承構件觀察時之主負荷方向下側。藉此，可使上述空氣彈簧之構造更簡易。

由以上之說明可知，根據本發明之空氣彈簧，可提供一種能夠抑制重量增加、並且可更確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧。

1、2、100‧‧‧空氣彈簧

10、110‧‧‧上面板

11‧‧‧支承板

11a‧‧‧上表面

11b、21a‧‧‧圓周面

11c‧‧‧下表面

12‧‧‧滑動構件

12a、20a‧‧‧主面

12b‧‧‧突出部

12c‧‧‧彎曲部

13‧‧‧車體側接頭

14‧‧‧O形環

20、200‧‧‧下面板

21‧‧‧滑動板

30‧‧‧橡膠下板

30a‧‧‧支承面

31‧‧‧台車側接頭

40‧‧‧積層橡膠

41‧‧‧硬質層

42‧‧‧彈性層

50、500‧‧‧隔膜

51‧‧‧開口部

52‧‧‧上面板接觸部

53‧‧‧下面板接觸部

54‧‧‧金屬線

55‧‧‧突起部

56‧‧‧變形部

800、810‧‧‧緊固金屬件

P‧‧‧軸線

S‧‧‧封閉空間

圖1係顯示空氣彈簧之構造之概略圖。

圖2係顯示空氣彈簧之隔膜之構造之概略圖。

圖3係將空氣彈簧之構造放大顯示之概略圖。

圖4係顯示變形例之空氣彈簧之構造之概略圖。

圖5係將變形例之空氣彈簧之構造放大顯示之概略圖。

圖6係將變形例之空氣彈簧之構造放大顯示之概略圖。

圖7係用以說明比較例之空氣彈簧之概略圖。

圖8係用以說明比較例之空氣彈簧之概略圖。

圖9係用以說明比較例之空氣彈簧之概略圖。

以下，基於圖式說明本發明之實施形態。再者，於以下圖式中對相同或相當之部分賦予相同之參照編號，而不重複其說明。

首先，對比較例之空氣彈簧之構造進行說明。首先，對一比較例之空氣彈簧100之構造進行說明。參照圖7，於空氣彈簧100中，隔膜500係被分別夾在上面板110與緊固金屬件800之間、及下面板200與緊固金屬件810之間，且藉由螺栓緊固。空氣彈簧100，一方面為確保隔膜500之氣密性，另一方面，必須使用重量較大之緊固金屬件800、810，故而存在導致空氣彈簧整體重量增加之問題。又，由於為了防止空氣洩露而必須對隔膜500之密封部分施加均勻之力並進行緊固，因此螺栓等之零件件數增多。又，由於在隔膜500之密封部產生應力緩和(潛變(creep))，故而緊固時之扭力管理較為困難而係一需要技術之組裝作業。

其次，對另一比較例之空氣彈簧之構造進行說明。參照圖8，此空氣彈簧中，隔膜500係藉由利用隔膜500之內壓而相對於上面板110固定。此空氣彈簧，在隔膜500之內壓下降之放氣狀態下，因輸送時之振動或檢查時之操作而導致施加外力之情形、或於車輛之行駛中自水平方向施加較大之位移而使隔膜500大幅地變形之情形等時，難以確保隔膜500與上面板110之接觸。因此，如圖9所示，存在隔膜500脫離上面板110， 而從隔膜500與上面板110之間產生空氣洩露之問題。相對於此種比較例之空氣彈簧，本實施形態之空氣彈簧，如以下之說明，係一種可在抑制重量增加之同時、更為確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧。

首先，對本發明之一實施形態之空氣彈簧之構造進行說明。參照圖1，本實施形態之空氣彈簧1主要具備作為第1支承構件之上面板10、作為第2支承構件之下面板20、橡膠下板30、積層橡膠40、及隔膜50。

上面板10主要具有作為第1支承體之支承板11、及作為第2支承體之滑動構件12。支承板11具有自上表面11a之上方觀察時以軸線(中心軸)P為中心之例如圓形狀。於支承板11中，在包含軸線P之中央部形成有朝向下面板20側突出之圓形台狀之突出部，於該突出部之外周面形成有沿軸線P之圓周面11b。圓周面11b係以相對於軸線P大致平行之方式形成。

滑動構件12於自支承板11觀察時配置於下面板20側。更具體而言，滑動構件12係在形成於支承板11之突出部之下表面11c上，藉由螺栓固定於支承板11。滑動構件12包含於直徑方向上延伸至較該突出部更外側之區域。滑動構件12之與下面板20對向之主面12a為摩擦係數降低之面。

於上面板10之包含軸線P之區域中，安裝有沿軸線P向下面板20側之相反側突出之車體側接頭(spigot)13。於車體側接頭13之外周部安裝有O形環14。上面板10經由車體側接頭13而連接於車體側(未圖示)。

支承板11之上表面11a從上方觀察之形狀並不限於圓形 狀，亦可具有例如矩形、花瓣狀或外周部之一部分於直徑方向上突出之形狀。又，支承板11具有如圖1所示之隨著朝向直徑方向之外側，自支承板11觀察時於主負荷方向上朝向下沿隔膜50之外形彎曲的形狀。藉此，可防止隔膜50因與支承板11之接觸而造成之損傷。

下面板20係以和上面板10共有軸線P之方式，自上面板10觀察時於主負荷方向之下側隔一間隔配置。於下面板20之與上面板10對向之主面20a，配置有例如由SUS(Steel Use Stainless，日本不鏽鋼標準)構成之滑動板21。於下面板20形成有與上面板10之圓周面11b同樣地沿軸線P之圓周面21a。

隔膜50藉由連接上面板10與下面板20而形成封閉空間。隔膜50係由例如橡膠所構成，可彈性變形。若詳細地說明隔膜50之構造，則隔膜50具有於內周側形成有開口部51且以軸線P為中心之圓環形狀。而且，隔膜50包含作為規定開口部51之第1接觸部之上面板接觸部52及下面板接觸部53，且於上面板接觸部52及下面板接觸部53分別接觸上面板10及下面板20之圓周面11b、21a上。藉此，上面板10、下面板20及隔膜50形成封閉空間S。

參照圖2及圖3，對隔膜50之構造進行更詳細之說明。首先，參照圖2，說明組入至空氣彈簧1前之隔膜50之構造。於隔膜50之上面板接觸部52中埋有金屬線54，該金屬線54具有沿構成上面板之支承板之圓周面之圓形狀。於上面板接觸部52形成有向隔膜50之內周側突出之突起部55及變形部56。變形部56係形成為隔膜50之內徑隨著朝向軸向之下側逐漸變小。

其次，參照圖3，說明組入至空氣彈簧1之狀態下之隔膜50之構造。上面板接觸部52之變形部56係以沿支承板11之圓周面11b之方式接觸，該支承板11之圓周面11b係沿著軸向形成。藉此，變形部56彈性變形成向下面板側突出。而且，以此方式進行彈性變形之變形部56與自變形部56觀察時位於下面板側之上面板(滑動構件12)接觸。此時，變形部56可因與滑動構件12接觸而被壓縮，更具體而言，可被壓縮於主負荷方向。

參照圖1，積層橡膠40係自下面板20觀察時配置於上面板10之相反側。積層橡膠40具有複數個由金屬等所構成之硬質層41及由橡膠等所構成之彈性層42，且具有例如硬質層41與彈性層42於主負荷方向上交替地積層而成之構造。積層橡膠40藉由具有複數個彈性層42而可彈性變形。於積層橡膠40之包含軸線P之區域形成有中空部。

橡膠下板30係以與上面板10及下面板20共有軸線P之方式配置於積層橡膠40之下方。於橡膠下板30之軸線P附近，形成有沿軸線P向積層橡膠40之相反側突出之台車側接頭31。亦即，於橡膠下板30上安裝有以軸線P為中心軸突出之作為小徑部之台車側接頭31。橡膠下板30經由台車側接頭31而連接於台車(未圖示)側。而且，空氣彈簧1於橡膠下板30之支承面30a上，相對於台車(未圖示)支承車體(未圖示)。

如上所述，於本實施形態之空氣彈簧1中，隔膜50之變形部56與自變形部56觀察時位於下面板20側之上面板10(滑動構件12)接觸。因此，例如即便在隔膜50之內壓下降之放氣狀態下因輸送時之振動或檢查時之操作而造成被施加外力、或於車輛之行駛中被從水平方向施加較大之位移而使隔膜50大幅變形之情形等時，亦無需使用重量較大之緊固構 件等將隔膜50固定於上面板10，即可於變形部56確實地確保隔膜50與上面板10之接觸。藉此，可抑制隔膜50自上面板10脫離，其結果，可防止隔膜50之空氣洩露。又，與使用有緊固構件之情形相較，空氣彈簧之構造本身變得更簡易。如此，本實施形態之空氣彈簧1，為一可在抑制重量增加之同時、更為確實地確保隔膜50之氣密性之空氣彈簧。

又，如上所述，於空氣彈簧1中，隔膜50之變形部56可藉由與自變形部56觀察時位於下面板20側之上面板10(滑動構件12)接觸而於主負荷方向上被壓縮。藉此，於隔膜50欲自上面板10脫離時，被壓縮之變形部56恢復，藉此可更確實地確保隔膜50與上面板10之接觸。其結果，可更確實地確保隔膜50之氣密性。

又，如上所述，於空氣彈簧1中，上面板10亦可包含支承板11、及自支承板11觀察時配置於下面板20側之滑動構件12。並且，隔膜50之變形部56亦可與滑動構件12接觸。藉此，確實地確保隔膜50與上面板10之接觸，並且隔膜50之安裝及拆卸變得更容易。亦即，於空氣彈簧1中，僅藉由使為了緩和來自外部之衝擊或振動而所需之滑動構件12於直徑方向上延伸，即可避免零件件數之增加，並且可確實地確保滑動構件12與隔膜50之接觸。又，由於滑動構件12可於將隔膜50固定於支承板11之後安裝於支承板11，故而即使在為了充分地確保隔膜50與滑動構件12之接觸而加大滑動構件12之外徑時，亦可於空氣彈簧1之組裝時容易地安裝隔膜50。此外，藉由拆卸滑動構件12，亦可容易地實施隔膜50之拆卸作業。

其次，對本實施形態之變形例之空氣彈簧進行說明。本變形 例之空氣彈簧2具有基本上與上述本實施形態之空氣彈簧1相同之構成，且發揮相同之效果。然而，本變形例之空氣彈簧2於上面板所包含之滑動構件之構造方面與上述本實施形態之空氣彈簧1不同。

參照圖4，於空氣彈簧2中，上面板10所包含之滑動構件12於外周面具有向下面板20側之相反側突出之突出部12b。又，參照圖5，隔膜50之變形部56於突出部12b與滑動構件12接觸。此外，參照圖6，突出部12b具有沿滑動構件12之主面12a彎曲之彎曲部12c，變形部56亦可於該彎曲部12c與滑動構件12接觸。於本變形例之空氣彈簧2中，藉由採用具有上述構造之滑動構件12，可使隔膜50與上面板10更容易地接觸。

上述本實施形態及變形例之空氣彈簧1、2，係針對採用上面板10作為第1支承構件、採用下面板20作為第2支承構件之情形進行了說明，但本發明之空氣彈簧並不限定於此。亦即，本發明之空氣彈簧，亦可採用下面板20作為第1支承構件，採用上面板10作為第2支承構件。於此情形時，作為第1接觸部之下面板接觸部53包含藉由與下面板20接觸而彈性變形向上面板10側突出之變形部，且該變形部成為如與自該變形部觀察時位於上面板10側之下面板20接觸之構造。藉此，可抑制隔膜50自下面板20脫離，且可防止隔膜50之空氣洩露。其結果，可與上述本實施形態及變形例之空氣彈簧1、2同樣地，在抑制重量增加之同時、更為確實地確保隔膜50之氣密性。

此次所揭示之實施形態於所有方面均應為例示，而非限制性之揭示。本發明之範圍並非由上述說明表示而係由申請專利範圍表示，且包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內的所有變更。

[產業上之可利用性]

本發明之空氣彈簧，尤其有利地應用於被求可在抑制重量增加之同時、確實地確保隔膜之氣密性之空氣彈簧中。

1‧‧‧空氣彈簧

10‧‧‧上面板

11‧‧‧支承板

11a‧‧‧上表面

11b、21a‧‧‧圓周面

11c‧‧‧下表面

12‧‧‧滑動構件

12a、20a‧‧‧主面

13‧‧‧車體側接頭

14‧‧‧O形環

20‧‧‧下面板

21‧‧‧滑動板

30‧‧‧橡膠下板

30a‧‧‧支承面

31‧‧‧台車側接頭

40‧‧‧積層橡膠

41‧‧‧硬質層

42‧‧‧彈性層

50‧‧‧隔膜

51‧‧‧開口部

52‧‧‧上面板接觸部

53‧‧‧下面板接觸部

P‧‧‧軸線

S‧‧‧封閉空間

Claims (4)

1. 一種空氣彈簧，具備：第1支承構件；第2支承構件，係自上述第1支承構件觀察時於主負荷方向相距一間隔配置；及隔膜，其藉由連接上述第1支承構件與上述第2支承構件而形成封閉空間，且可彈性變形；上述隔膜，具有於其內周側形成有開口部之圓環形狀；於上述隔膜，與上述第1支承構件接觸之區域即第1接觸部規定上述開口部，包含藉由與上述第1支承構件接觸而彈性變形成向上述第2支承構件側突出之變形部；上述第1支承構件，包含第1支承體、及自上述第1支承體觀察時配置於上述第2支承構件側之第2支承體；上述變形部藉由與上述第2支承體接觸被壓縮於上述主負荷方向。
2. 如申請專利範圍第1項之空氣彈簧，其中，上述第2支承體係滑動構件。
3. 如申請專利範圍第1或2項之空氣彈簧，其中，上述第2支承體於外周面具有向上述第2支承構件側之相反側突出之突出部；上述變形部，係在上述突出部與上述第2支承體接觸。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項之空氣彈簧，其中，上述第2支承構件係配置在自上述第1支承構件觀察時之上述主負荷方向之下側。