JP2012145135A

JP2012145135A - 空気ばね

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Publication number: JP2012145135A
Application number: JP2011001950A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fujimoto; 賢二藤本; Takehiro Nishimura; 武宏西村; Keiichiro Kamura; 圭市郎加村
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: WO2012093501A1; EP2662590B1; EP2662590B8; JP5670760B2; EP2662590A1; US9061689B2; CN103270332B; TW201229402A; TWI513923B; US20130313764A1; CN103270332A; EP2662590A4

Abstract

【課題】ストッパの間隔を容易かつ確実に調整することができる空気ばねの提供。
【解決手段】ベローズ２の上下端部に上部材３及び下部材４を止着する。上部材３及び下部材４に、互いに当接して上部材３の変位量を制限するストッパ面５、６を形成する。下部材４に、上下動してストッパ面６の高さを調整可能な可動体７を設ける。可動体７を上下動可能に保持する保持体８を設ける。可動体７を保持体８に対して中心軸１８の周りに相対的に回転可能とする。可動体７及び保持体８のうちの少なくとも一方に、他方に対して摺動可能なテーパー３２、４１を形成する。保持体８に対して可動体７を回転させてテーパー３２、４１を摺動させ、可動体７を上下動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、上下方向の変位量を制限するためのストッパを備えた例えば鉄道車両用の空気ばねに関するものである。

一般に、鉄道車両などには、車輪側と車体側との間に介在して振動を抑制するための空気ばねが装備されている（図７参照）。空気ばねには、上下方向の変位量を制限するための上下のストッパ１０１、１０２が設けられ、例えば、車体のローリングによる振れ幅を抑えて、車体が周辺設備に接触するのを防止するようになっている。また、空気ばねは、その高さを空気の給排気によって調整可能であり、例えば車輪が摩耗した際に、低下した車体高さを元に戻すための車体高さの調整装置としても用いられる。

ただ、車体高さを調整する際、単に空気ばねの高さを高くすると、空気ばねの上下のストッパ１０１、１０２の間隔が広がり、車体のローリングによる振れ幅が大きくなって、車体が周辺設備に接触するおそれがある。

これに対して、例えば特許文献１は、上下のストッパの間隔を調整可能とすることにより、空気ばねの高さを調整しつつ、上下のストッパの間隔が広がるのを防止することができるようにした空気ばねを開示している（図８参照）。

特許文献１の空気ばねは、その上面板及び下面板にそれぞれ上ストッパ部材１０３及び下ストッパ部材１０４を設けると共に、上ストッパ部材１０３を回動可能とし、両ストッパ部材１０３、１０４に平坦面１０５、１０６と隆起面１０７、１０８とを設けた構造とされる。この空気ばねは、上ストッパ部材１０３を回動させて、隆起面１０７、１０８を相互に対向させるか、平坦面１０５、１０６と隆起面１０７、１０８とを対向させるかを選択することにより、車両の高低のいかんにかかわらず、上下のストッパ部材１０３、１０４の間隔を所定の範囲に設定することができる。

特開平９−８９０２９号公報（段落番号０００９、００１４、００１５、００１７、図１）

ところが、特許文献１の空気ばねは、上面板に設けた上ストッパ部材を回動させてストッパの間隔を調整するものであり、ストッパの間隔を調整する際には、車体から台車を抜き出して、車体を空気ばね上から取り外す必要がある。

また、特許文献１の空気ばねは、上下のストッパ部材の隆起面を互いに当接させるか、あるいは平坦面と隆起面とを当接させるかを選択する構造であり、空気ばねの水平方向の変位を伴う場合には、隆起面同士あるいは平坦面と隆起面とが想定通りに当接しないおそれがある。この場合、ストッパが正常に機能しなくなると共に、上下の隆起面がその端部の狭い面積のみで当接して、ストッパ部材に損傷を生じるおそれがある。

本発明は、ストッパの間隔を容易かつ確実に調整することができ、ストッパの損傷を防止することのできる空気ばねの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る空気ばねは、ベローズの上下端部にそれぞれ上部材及び下部材を止着し、この上部材及び下部材に、互いに当接して上部材の変位量を制限するストッパ面を形成したものであり、下部材に、上下動してこの下部材のストッパ面の高さを調整可能な可動体と、この可動体を上下動可能に保持する保持体とを備え、可動体を保持体に対して中心軸周りに相対的に回転可能とし、可動体及び保持体のうちの少なくとも一方に、他方に対して摺動可能なテーパーを水平面に対して可動体の周方向に傾斜して形成したものである。

上記構成によれば、可動体及び／又は保持体に水平面に対して周方向に傾斜するテーパーを形成するので、保持体に対して可動体を回転させて可動体及び／又は保持体のテーパーを他方に対して摺動させるだけで、可動体を上下動させることができる。しかも、可動体及び保持体を下部材に設けるので、空気ばね上から車体を取り外すことなく、可動体を上下動させて下部材のストッパ面の高さを調整することができ、ストッパの間隔を容易かつ確実に調整することができる。

また、ストッパ面の形状は特に限定されるものではないが、上部材及び下部材のうち、少なくとも一方のストッパ面を平面状に形成した構成を採用するのが好適である。

この構成によれば、両ストッパ面を凹凸状に形成することなく、少なくとも一方のストッパ面を平面状に形成するので、空気ばねにある程度の水平方向の変位が生じたとしても、ストッパを正常に機能させることができ、ストッパ間隔の調整を容易かつ確実にすることができる。つまり、平面状のストッパ面は、その部位ごとに他方のストッパとの間隔が変化するということがないので、空気ばねが上下方向に変位する際、ある程度の水平方向の変位を伴ったとしても、設定通りの上下変位量で両ストッパ面を当接させることができる。

しかも、少なくとも一方のストッパ面を平面状に形成する分、両ストッパ面を凹凸状に形成した場合のように上下のストッパ面がその凸部の端部の狭い面積のみで当接するということがないので、両ストッパ面を広い面積で確実に当接させて、ストッパ面に損傷が生じるのを防止することができる。

また、テーパーを複数形成し、各テーパー間に、可動体を高さ方向に位置決めする水平面を設けた構成も採用可能である。

この構成によれば、可動体及び保持体のうちの一方の水平面に他方を乗り上げさせて可動体を位置決めし、可動体と保持体との間に作用する上下方向の力を水平面で効率よく受けることができ、テーパーの作用によって可動体を保持体に対して回転させる力が生じるのを防止することができる。なお、水平面を設けることなく一つのテーパーのみを形成し、例えば、保持体に対する可動体の回転を規制して可動体の上下動を阻止することにより、ストッパ面を所望の高さに位置決めするようにしてもよい。

また、可動体及び保持体のうちの一方を回転させるハンドルを設け、このハンドルを他方に対して固定する固定部を設けた構成も採用可能である。

この構成によれば、可動体及び保持体のうちの一方を回転させるハンドルを設けるので、保持体に対して相対的に可動体を容易に回転させることができ、しかも、固定部によってハンドルを他方に対して固定することができるので、保持体に対する可動体の回転を阻止して確実に位置決めすることができる。

また、本発明は、空気ばねの下部材に設けられ、空気ばねの上部材に当接して上部材の変位量を制限する空気ばね用ストッパであって、上下動して前記下部材のストッパ面の高さを調整可能な可動体と、該可動体を上下動可能に保持する保持体とを備え、前記可動体は、保持体に対して中心軸周りに相対的に回転可能とされ、前記可動体及び保持体のうちの少なくとも一方に、他方に対して摺動可能なテーパーが水平面に対して可動体の周方向に傾斜して形成されたことを特徴とする空気ばね用ストッパを提供する。

この構成の空気ばね用ストッパは、主要部の構成が上記の空気ばねと同様であり、したがって、上記の空気ばねと同様の効果を奏する。

以上のとおり、本発明によると、空気ばねの下部材に可動体及び保持体を設けて、その少なくとも一方にテーパーを形成しているので、可動体を保持体に対して回転させて上下動させることができ、空気ばね上から車体を取り外すことなく、ストッパ面の高さを容易に調整することができる。

これにより、例えば、鉄道車両の車輪が摩耗した際に、空気ばねに給排気して車体高さを調整しつつ、上下のストッパ面の間隔を調整して車体のローリングによる振れ幅を抑えることができる。さらに、上部材及び下部材のうち、少なくとも一方のストッパ面を平面状に形成することにより、空気ばねの水平変位が生じる場合であっても、上下のストッパ面の間隔を確実に調整すると共に、ストッパの損傷を防止することができる。

本発明に係る空気ばねの断面図上側から見た下ストッパの斜視図下側から見た下ストッパの斜視図上側から見た下ストッパの分解斜視図下側から見た下ストッパの分解斜視図下ストッパの作動図で、（ａ−１）〜（ａ−４）は上側から見た図、（ｂ−１）〜（ｂ−４）は下側から見た図従来の空気ばねの断面図従来の高さ調節可能なストッパを備えた空気ばねの断面図

以下、本発明に係る空気ばねを実施するための形態について、図面を用いて説明する。

図１に示すように、空気ばね１は、例えば、鉄道車両の車体側と車輪側との間に介在して振動を抑制すると共に、車輪が摩耗した際に、空気を給排気して正規の車体高さに調整するためのものであり、筒状のゴム膜からなるベローズ２の上端部に、車体側に取り付けられる上部材３を止着して、ベローズ２の下端部に、車輪側に取り付けられる下部材４を止着し、その上部材３及び下部材４に、互いに当接して上部材３の上下方向の変位量を制限するストッパ面５、６を形成した構造とされ、さらに、その下部材４に、上下動して下部材４のストッパ面６の高さを調整可能な可動体７と、可動体７を上下動可能に保持する保持体８とを備えたものである。

上部材３は、例えば鋼製で円形の上面板９に、その下面からリング状に突出するゴム座１０を設けると共に、上面板９の中央部に、上側に突出して加圧空気供給部（図示せず）に連結される連結部１１を設けた構造とされる。ゴム座１０は、例えばリング状の金属片をゴムで覆ってなり、このゴム座１０をベローズ２の上端部に内嵌することにより、ベローズ２の上端部に上部材３が止着されると共に、ゴム座１０とベローズ２との間がシールされ、連結部１１を介してベローズ２に空気を給排気可能とされる。

上面板９の下面のうち、ゴム座１０よりも内側かつ連結部１１の周囲には、ゴム製の上ストッパ１２が設けられ、この上ストッパ１２の下面がストッパ面５とされる。ストッパ面５は、径方向と平行な複数の溝が形成された凹凸状とされ、その溝が、空気が抜けて両ストッパ面５、６が接触した空気ばね１に空気を給入する際の連結部１１からベローズ２への空気の通り道とされる。

上面板９の周縁部には、下向きに突出する筒部１３が形成され、この筒部１３が、下端部を上向きかつ内側に押し込むように折り返されると共に給気されたベローズ２の膨みを規制する。筒部１３の内面はゴム１４で覆われ、上部材３が水平方向に変位する際のベローズ２の摩耗を軽減するようになっている。

下部材４は、上ストッパ１２に当接して上部材３の変位量を制限する下ストッパ１６をばね座１７に取り付けて、このばね座１７を積層ゴム１５の上面側に止着した構造とされる。

図１〜図５に示すように、下ストッパ１６は、ばね座１７に止着される保持体８と、保持体８が保持する可動体７と、可動体７を中心軸１８の周りに回転させるハンドル１９とから構成される。

ばね座１７は、例えば鋼製の円板状とされ、下面に形成された円形のずれ止め２０を積層ゴム１５の中央穴２１に係合させると共に、ボルト孔２２にボルト２３を挿通して積層ゴム１５にボルト固定される。このばね座１７には、中心から上側に突出してハンドル１９のボス部２４を支持する支持軸２５が形成されると共に、ハンドル１９のアーム２６を位置させるための切欠２７が例えば中心角が６０°程度の扇形状に形成されている。

ハンドル１９は、アーム２６の基端部に可動体７に係合するボス部２４を設けてなり、先端部を操作して可動体７を中心軸１８の周りに回転移動させると共に、先端部に設けられた固定部としてのピン孔２８を保持体８に固定して、可動体７の回転を阻止するようになっている。

可動体７は、例えばアルミニウムなどの金属や合成樹脂からなる円盤状で、中央部に、ハンドル１９のボス部２０に嵌合される嵌合穴２９が形成され、この可動体７の上面が平面状のストッパ面６とされる。可動体７の下面側には、その複数箇所に可動体７の下面３０から下側に突出する水平面３１が形成され、可動体７の下面３０と各水平面３１とを繋ぐように、水平面に対して可動体７の周方向に傾斜する複数のテーパー３２と中間水平面３３とが交互に形成されている。

保持体８は、例えばアルミニウムなどの金属や合成樹脂からなる円盤状とされ、その中央部に、ばね座１７の支持軸２５及びハンドル１９のボス部２４を貫通させる貫通穴３４が形成され、上面側に、可動体７を上下動自在かつ中心軸１８の周りに回転自在に保持する筒部３５が形成されている。

この保持体８は、ばね座１７との間に、支持軸２５に外嵌したハンドル１９のボス部２４を介在させると共に、ボルト孔３６に挿通されてねじ孔４６に螺合されるボルト３７によって、ばね座１７にボルト固定される。保持体８の筒部３５よりも外周側にはゴム座３８が設けられ、保持体８が、ベローズ２の下端部を止着してシールするビードシートとしても機能する。

保持体８の上面側かつ筒部３５の内側には、その複数箇所に保持体８の上面３９から上側に突出する水平面４０が形成され、保持体８の上面３９と各水平面４０とを繋ぐように、水平面に対して可動体７の周方向に傾斜する複数のテーパー４１と中間水平面４２とが交互に形成されている。

保持体８の筒部３５に可動体７が挿入され、可動体７の下面３０、水平面３１、テーパー３２及び中間水平面３３と、保持体８の水平面４０、上面３９、テーパー４１及び中間水平面４２とが噛合っている。可動体７のテーパー３２と保持体８のテーパー４１とは、互いに摺動可能とされ、ハンドル１９を操作して可動体７を中心軸１８の回りに回転させることにより、可動体７が上下方向に移動するようになっている。

保持体８の水平面４０、上面３９及び中間水平面４２に、可動体７の下面３０、水平面３１及び中間水平面３３が乗り上げた複数の状態で、可動体７が高さ方向に位置決めされる。

保持体８の下面には、ハンドル１９のピン孔２８に挿通したピン４３を挿入する複数のピン挿入孔４４が形成され、可動体７が高さ方向に位置決めされた状態で、ハンドル１９を保持体８に対して固定するようになっている。ピン孔２８に挿通したピン４３は、割りピン４５によってピン孔２８からの脱落が阻止される。

次に、下ストッパの動作を説明する。図６に示すように、ばね座１７の下側から、その切欠２７から露出するハンドル１９を操作して、ばね座１７の支持軸２５の周りにハンドル１９のボス部２４を回転させる。これにより、ボス部２４と嵌合穴２９で係合する可動体７が中心軸１８の回りに回転し、可動体７のテーパー３２と保持体８のテーパー４１とが互いに摺動して、可動体７が回転しながら上下方向に移動し、下側のストッパ面６の高さが変化する。

可動体７は、その下面３０が保持体８の上面３９に載置された状態（ａ−１、ｂ−１）と、下面３０が保持体８の水平面４０に載置された状態（ａ−４、ｂ−４）との間で移動し、その間、下面３０が保持体８の中間水平面４２に載置された状態（ａ−２、ｂ−２）、（ａ−３、ｂ−３）で一旦位置決めされる。

可動体７を高さ方向に位置決めして、下側のストッパ面６を所望の高さに調整した状態において、ハンドル１９のピン孔２８の位置が保持体８の下面のピン挿入孔４４の位置に対応するようになっている。ピン孔２８及びピン挿入孔４４にピン４３を挿入し、ピン４３の脱落を割りピン４５で阻止して、可動体７の上下動を規制し、下側のストッパ面６の高さ調整が完了する。

上記構成によれば、ばね座１７の下側からハンドル１９を操作して、ストッパ面６の高さを調整することができるので、空気ばね１の上から車体を取り外すことなく、容易にストッパ間隔を調整することができる。

また、下側のストッパ面６を平面状に形成しているので、空気ばね１が水平方向に変位して、上部材３と下部材４との中心位置がずれたとしても、両ストッパ面５、６の間隔が変化することはなく、設定通りのストッパ間隔を維持することができる。しかも、下側のストッパ面６が平面状であり、ストッパ面５、６が突出部の狭い面積で当接することがなく、ストッパ面５、６の損傷を防止することができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、空気ばね１は、鉄道車両用のものに限らず、他の用途に用いられるものであってもよい。また、保持体８とばね座１７とは、別体に形成することなく、これらを一体に形成することもできる。

可動体７は、保持体８に対して中心軸１８の周りに相対的に回転可能であればよく、可動体７に代えて保持体８を回転させるようにしてもよい。また、テーパー３２、４１は、可動体７及び保持体８のうちの少なくとも一方に形成すればよく、テーパー３２、４１のうちの一方のみを形成するようにしてもよい。

ストッパ面５、６は、少なくとも一方を平面状に形成すればよく、下側のストッパ面６を平面状に形成する代わりに、上側のストッパ面５のみを平面状にしてもよく、両ストッパ面５、６を平面状にしてもよい。

テーパー３２、４１を複数形成して、可動体７を高さ方向に位置決めする中間水平面３３、４２を設ける代わりに、一つのテーパーのみを形成し、可動体７を無段階で位置決めすることもできる。この場合、上下方向に作用する力の一部がテーパーによって周方向に作用する力に変換されるが、ハンドル１９を例えば保持体８に固定して可動体７の回転を阻止することにより、可動体７の上下方向の移動を阻止することができる。

１空気ばね
２ベローズ
３上部材
４下部材
５ストッパ面
６ストッパ面
７可動体
８保持体
９上面板
１０ゴム座
１１連結部
１２上ストッパ
１３筒部
１４ゴム
１５積層ゴム
１６下ストッパ
１７ばね座
１８中心軸
１９ハンドル
２０ずれ止め
２１中央穴
２２ボルト孔
２３ボルト
２４ボス部
２５支持軸
２６アーム
２７切欠
２８ピン孔
２９嵌合穴
３０下面
３１水平面
３２テーパー
３３中間水平面
３４貫通穴
３５筒部
３６ボルト孔
３７ボルト
３８ゴム座
３９上面
４０水平面
４１テーパー
４２中間水平面
４３ピン
４４ピン挿入孔
４５割りピン
４６ねじ孔

Claims

ベローズの上下端部にそれぞれ上部材及び下部材を止着してなり、前記上部材及び下部材に、互いに当接して上部材の変位量を制限するストッパ面が形成された空気ばねであって、前記下部材は、上下動して当該下部材のストッパ面の高さを調整可能な可動体と、該可動体を上下動可能に保持する保持体とを備え、前記可動体は、保持体に対して中心軸周りに相対的に回転可能とされ、前記可動体及び保持体のうちの少なくとも一方に、他方に対して摺動可能なテーパーが水平面に対して可動体の周方向に傾斜して形成されたことを特徴とする空気ばね。
前記上部材及び下部材のうち、少なくとも一方のストッパ面が平面状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
前記テーパーが複数形成され、各テーパー間に、前記可動体を高さ方向に位置決めする水平面が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね。
前記可動体及び保持体のうちの一方を回転させるハンドルが設けられ、該ハンドルを他方に対して固定する固定部が設けられたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の空気ばね。
空気ばねの下部材に設けられ、空気ばねの上部材に当接して上部材の変位量を制限する空気ばね用ストッパであって、上下動して前記下部材のストッパ面の高さを調整可能な可動体と、該可動体を上下動可能に保持する保持体とを備え、前記可動体は、保持体に対して中心軸周りに相対的に回転可能とされ、前記可動体及び保持体のうちの少なくとも一方に、他方に対して摺動可能なテーパーが水平面に対して可動体の周方向に傾斜して形成されたことを特徴とする空気ばね用ストッパ。