WO2015115198A1 - 空気ばね装置及び空気ばね装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

　空気ばね装置(10)は、上面板(16)及び下面板(18)の相互を、筒状可撓膜体(22)で気密に連結した空気ばね(12)と、上面板(16)の上面から隆起し、同一平面上にある頂部(14A)を有するリブ(14)（突起部）と、を有する。

Description

空気ばね装置及び空気ばね装置の製造方法

　本発明は、空気ばね装置及び空気ばね装置の製造方法に関する。

　特開２０１２－７２８２５号公報に、上面板および下面板の相互を、筒状可撓膜体で気密に連結した空気ばね装置が開示されている。

　上記した従来例に係る空気ばね装置は、例えば鉄道車両における車両と台車との間に装着され、車両下部の取付け面に空気ばね装置の上面板が当接する。この場合、車両下部の取付け面は平面状に構成されていることから、該取付け面に当接する上面板の平面度もこれに対応して高く形成されている。この上面板の形状を変更することにより、空気ばねのばね特性を一定の範囲内で調整することができるが、従来の上面板は車両下部の取付け面に対応した平板構造とされているため、形状自由度が低かった。

　本発明は、上記事実を考慮して、空気ばね装置において、上面板の平面度を確保しつつ、該上面板の形状の自由度を高め、ばね特性を制御できるようにすることを目的とする。

　第１の態様に係る空気ばね装置は、上面板及び下面板の相互を、筒状可撓膜体で気密に連結した空気ばねと、前記上面板の上面から隆起し、同一平面上にある頂部を有する突起部と、を有する。

　この空気ばね装置では、上面板に設けられた突起部が、同一平面上にある頂部を有しているので、上面板の平面度を確保することができる。また、突起部の頂部が取付け面に対する当接部位として機能するため、上面板における突起部以外の部分については、形状の自由度が高くなる。このため、上面板の形状を変更して、空気ばねのばね特性を制御することができる。

　第２の態様は、第１の態様に係る空気ばね装置において、前記突起部がリブである。

　この空気ばね装置では、突起部がリブであるので、上面板の質量増加を抑制しつつ、該上面板の強度を向上させることができる。

　第３の態様は、第２の態様に係る空気ばね装置において、前記リブが、放射状に形成される。

　この空気ばね装置では、リブが放射状に形成されているので、上面板の曲げ変形に対する強度を向上させることができる。

　第４の態様は、第３の態様に係る空気ばね装置において、前記上面板が、平板状の直状部と、前記直状部の周縁部から前記下面板側に傾斜して延びる斜状部とを有し、前記リブが、前記直状部から前記斜状部にかけて形成される。

　この空気ばね装置では、リブが直状部から斜状部にかけて形成されているので、上面板の平面度をリブによって確保しつつ、斜状部の形状を変更して、空気ばねのばね特性を制御することができる。

　第５の態様は、第１～第４の態様の何れか１態様に係る空気ばね装置において、前記突起部としての円環状リブを有する。

　この空気ばね装置では、円環状リブによって上面板の強度を向上させることができる。

　第６の態様は、第５の態様に係る空気ばね装置において、前記上面板における前記円環状リブの下面側に、前記筒状可撓膜体の固定部としての円環状の凹部が形成されている。

　この空気ばね装置では、上面板の上面から隆起する円環状リブの下面側に、筒状可撓膜体の固定部としての円環状の凹部が形成されているので、該凹部を形成するために上面板を厚くする必要がない。このため、上面板の厚さの増加を抑制することができる。

　第７の態様に係る空気ばね装置の製造方法では、上面板の上面に、該上面から隆起した凸部を形成する工程と、前記凸部を切削加工して、同一平面上にある頂部を有する突起部を形成する工程と、前記上面板及び下面板の相互を、筒状可撓膜体で気密に連結して空気ばねを構成する工程と、を有する。

　この空気ばね装置の製造方法では、上面板の上面を全面的に切削して平面とするよりも、突起部のみを切削してその頂部が同一平面上となるようにするため、材料コスト、加工コストを抑制できる。また、突起部以外の部分は切削しないため、製品の品質を安定させることができる。

　本発明に係る空気ばね装置及び空気ばね装置の製造方法によれば、上面板の平面度を確保しつつ、該上面板の形状の自由度を高め、ばね特性を制御できるようにすることができる、という優れた効果が得られる。

第１実施形態に係る空気ばね装置を示す平面図である。 第１実施形態に係る空気ばね装置を示す、図１における２－２矢視拡大断面図である。 第２実施形態に係る空気ばね装置を示す、図２に相当する断面図である。 第３実施形態に係る空気ばね装置を示す平面図である。 第３実施形態に係る空気ばね装置の上面板及び筒状可撓膜体を示す半断面図である。

　以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。

＜空気ばね装置＞
［第１実施形態］
　図１，図２において、本実施形態に係る空気ばね装置１０は、空気ばね１２と、突起部の一例たるリブ１４とを有しており、図示しない鉄道車両の車体と台車との間に装着して使用される。

　空気ばね１２は、上面板１６及び下面板１８の相互を、筒状可撓膜体２２で気密に連結したものであり、内部２１に気体が封入又は適宜供給される。上面板１６は、例えば略円盤状に形成され、該上面板１６の中心Ｏ（図１）と同心状の平板状の直状部２４と、該直状部２４の周縁部から下面板１８側に傾斜して延びる斜状部２６とを有している。水平方向（リブ１４の頂部１４Ａの面方向）に対する斜状部２６の下面の角度は、例えばθ１である。θ１は、例えば３０°である。筒状可撓膜体２２は、直状部２４から斜状部２６にかけて接触している。

　直状部２４の中央部には、下側に突出した厚肉部２８と、上側に突出した接続部３０とが形成されている。接続部３０には、厚肉部２８を通じて空気ばね１２の内部と連通する貫通孔３２が形成されている。接続部３０の外周面は例えばテーパ状に形成され、該外周面にはＯリング３４が取り付けられている。この接続部３０は、図示しない管体等に対して接続されるようになっている。

　リブ１４は、上面板１６の上面から隆起し、同一平面上にある頂部１４Ａを有する。図１に示されるように、リブ１４は、例えば上面板１６の中心Ｏから放射状に１２本均等に形成されている。上面板１６の径方向におけるリブ１４の外側端は、例えば直状部２４に位置している。頂部１４Ａが同一平面上にあるためには、リブ１４は少なくとも３本必要であり、望ましくは８本以上である。リブ１４の頂部１４Ａは、例えば切削加工により、同一平面上にある平面状に構成されている。

　下面板１８は、略円盤状に形成されている。図２に示されるように、下面板１８の下には、筒状の積層弾性体３６が設けられている。この積層弾性体３６は、リング状に形成された例えばゴム製の弾性材３８と、この弾性材３８と同等の内外径を有して同じくリング状に形成された金属製の積層板４０とを交互に積層して形成されている。積層板４０の中央部には、管状の接続部４２が取り付けられている。接続部４２は、積層弾性体３６の内側の気室４４と連通している。接続部４２の外周にはＯリング４６が取り付けられており、他の管体（図示せず）を接続できるようになっている。

　下面板１８の上面には、緩衝板４８が、例えばボルト５０を用いて取り付けられている。緩衝板４８の表面には、摺動材５２が設けられている。上面板１６の厚肉部２８が緩衝板４８に当接し水平方向に摺動したときに、摩擦抵抗を低減できるようになっている。緩衝板４８には貫通孔５４が形成されている。この貫通孔５４により、空気ばね１２の内側と積層弾性体３６の気室４４とが連通している。

　下面板１８の外周には、筒状可撓膜体２２を保護するための環状部材５６が取り付けられている。この環状部材５６は、下面板１８に嵌合する金属フレームに、筒状可撓膜体２２に接触する弾性体を接着したものである。

（作用）
　本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係る空気ばね装置１０の積層弾性体３６は、鉄道車両の台車（図示せず）に固定される。鉄道車両における車体の底面には、平面状の取付け面が設けられている（図示せず）。この取付け面に、上面板１６のリブ１４の頂部１４Ａが当接することで、該上面板１６が取付け面に均等に当接する。

　この空気ばね装置１０では、上面板１６に設けられたリブ１４が、同一平面上にある頂部１４Ａを有しているので、上面板１６の平面度を確保することができる。また、リブ１４の頂部１４Ａが取付け面に対する当接部位として機能するため、上面板１６におけるリブ１４以外の部分については、形状の自由度が高くなる。また、上面板１６にリブ１４を設けることにより、該上面板１６の質量増加を抑制しつつ、該上面板１６の強度を向上させることができる。特に、リブ１４が上面板１６の中心Ｏから放射状に配置されているので、上面板１６の曲げ変形に対する強度を向上させることができる。

　このように、本実施形態によれば、上面板１６の平面度を確保しつつ、該上面板１６の形状を変更して、空気ばね１２のばね特性を制御することができる。

［第２実施形態］
　図３において、本実施形態に係る空気ばね装置２０では、上面板１６において、水平方向（リブ１４の頂部１４Ａの面方向）に対する斜状部２６の下面の角度θ２は、第１実施形態における角度θ１よりも大きく設定され、例えば４５°である。これに伴い、上面板１６の外径Ｄ２は、第１実施形態における外径Ｄ１（図２）よりも小さくなっている。

　一方、上面板１６におけるリブ１４の長さ（リブ１４の頂部１４Ａの面積）を第１実施形態と同等に確保するため、リブ１４は、上面板１６の直状部２４から斜状部２６にかけて形成されている。上面板１６の中心Ｏを基準としたリブ１４の外側端の位置の直径Ｄは、第１実施形態と等しい。

　本実施形態では、リブ１４が直状部２４から斜状部２６にかけて形成されているので、上面板１６の平面度、つまり頂部１４Ａの面積を確保しつつ、斜状部２６の形状を変更して、空気ばね１２のばね特性を制御することができる。具体的には、上記のように上面板１６の斜状部２６の形状を変更することにより、空気ばね１２のばね特性を、主に水平方向において、より固くすることができる。このように、リブ１４による上面板１６の平面度が確保されていれば、上面板１６におけるリブ１４以外の部分の形状を適宜変更することができる。

　他の部分については、第１実施形態と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

［第３実施形態］
　図４，図５において、本実施形態に係る空気ばね装置７０は、上面板１６に突起部としての円環状リブ７２を有し、該円環状リブ７２の下面側に、筒状可撓膜体２２の固定部としての円環状の凹部７４が形成されている。円環状の凹部７４には、筒状可撓膜体２２の上側のビード部７６が固定されている。ビード部７６には、円環状のビードコア（図示せず）が埋設されている。

　図４に示されるように、上面板１６には、円環状リブ７２と、該円環状リブ７２の径方向内側及び外側に放射状に延びるリブ１４に加えて、円環状リブ７２の径方向外側のみに放射状に延びるリブ１５が形成されている。リブ１４，１５は、上面板１６の周方向に交互に形成されている。リブ１５の頂部１５Ａは、リブ１４の頂部１４Ａと同一平面上にある。上面板１６の周方向に隣り合うリブ１４と円環状リブ７２により囲まれた領域は、肉抜きのための凹部７８となっている。

　図５に示されるように、直状部２４は、上面板１６の径方向外側に向かって下方に緩やかに傾斜している。直状部２４の径方向外側には、上方に凸となる湾曲部２７が形成されている。湾曲部２７の径方向外側には、縁部２９が形成されている。縁部２９の上面側は平面的に形成されている。縁部２９の下面側は、筒状可撓膜体２２を滑らかに変形させるために、下方に凸となる円弧面とされている。なお、湾曲部２７の代わりに斜状部２６（図２）を形成してもよい。

　リブ１４は、上面板１６の外縁まで形成されている。上面板１６の中央部に設けられた接続部３０の外周面には、２本のＯリング３４が取り付けられている。筒状可撓膜体２２の下側には、第１実施形態と同様に、下面板１８及び積層弾性体３６が取り付けられる（図示せず）。

　この空気ばね装置７０では、上面板１６の上面から隆起する円環状リブ７２によって上面板１６の強度を向上させることができる。また、円環状リブ７２の下面側に、筒状可撓膜体２２の固定部としての円環状の凹部７４が形成されているので、該凹部７４を形成するために上面板１６の厚さを全体的に厚くする必要がない。このため、上面板１６の厚さの増加を抑制することができる。

　また、放射状に配置したリブ１４と、円環状リブ７２を組み合わせることにより、上面板１６の曲げ変形に対する強度及び剛性を高めることができる。特にリブ１４が上面板１６の外縁まで形成されているので、上面板１６の曲げ変形に対する強度及び剛性が高くなっている。

　他の部分については、第１実施形態と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

＜空気ばね装置の製造方法＞
　図２において、空気ばね装置の製造方法は、上面板１６の上面に、該上面から隆起した凸部６０を形成する工程と、該凸部６０を切削加工して、同一平面上にある頂部１４Ａを有するリブ１４（突起部）を形成する工程と、上面板１６及び下面板１８の相互を、筒状可撓膜体２２で気密に連結して空気ばね１２を構成する工程と、を有している。

　この空気ばね装置の製造方法では、上面板１６の上面を全面的に切削して平面とするよりも、凸部６０のみを切削してリブ１４とし、その頂部１４Ａが同一平面上となるようにするため、材料コスト、加工コストを抑制できる。また、リブ１４以外の部分は切削しないため、製品の品質を安定させることができる。更に、リブ１４から接続部３０までを一工程で切削することができる。

［他の実施形態］
　上面板１６の上面の突起部の一例としてリブ１４を挙げたが、突起部はこれに限られるものではなく、連続的又は断続的に設けられた各種突起や、点状に分布する突起部等であってもよい。リブ１４（突起部）は上面板１６と一体のものに限られず、別体であってもよい。

　リブ１４が、放射状に形成されるものとしたが、リブ１４の配置はこれに限られるものではなく、格子状、同心円状、折れ線状、曲線状等であってもよい。リブ１４の頂部１４Ａは、単一の平面上にあるものに限られず、複数の平面上にあってもよい。具体的には、頂部１４Ａが段状に形成されていてもよい。

　緩衝板４８、積層弾性体３６、環状部材５６等、空気ばね１２とリブ１４（突起部）以外の部分については、図示の構成に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。

　以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

　２０１４年１月２８日に出願された日本国特許出願２０１４－１３５９８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (7)

1. 　上面板及び下面板の相互を、筒状可撓膜体で気密に連結した空気ばねと、
   　前記上面板の上面から隆起し、同一平面上にある頂部を有する突起部と、
   　を備えた空気ばね装置。
2. 　前記突起部は、リブである請求項１に記載の空気ばね装置。
3. 　前記リブは、放射状に形成される請求項２に記載の空気ばね装置。
4. 　前記上面板は、平板状の直状部と、前記直状部の周縁部から前記下面板側に傾斜して延びる斜状部とを有し、
   　前記リブは、前記直状部から前記斜状部にかけて形成される請求項３に記載の空気ばね装置。
5. 　前記突起部としての円環状リブを有する請求項１～請求項４の何れか１項に記載の空気ばね装置。
6. 　前記上面板における前記円環状リブの下面側に、前記筒状可撓膜体の固定部としての円環状の凹部が形成されている請求項５に記載の空気ばね装置。
7. 　上面板の上面に、該上面から隆起した凸部を形成する工程と、
   　前記凸部を切削加工して、同一平面上にある頂部を有する突起部を形成する工程と、
   　前記上面板及び下面板の相互を、筒状可撓膜体で気密に連結して空気ばねを構成する工程と、
   　を有する空気ばね装置の製造方法。

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