空気ばね装置
【課題】省スペース化を図りつつ、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限すること。
【解決手段】支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材２、およびいずれか他方に連結される下面板部材３と、これらの両面板部材２、３に両開口端部４ａ、４ｂが各別に連結されて封止された筒状膜部材４と、を備え、両面板部材２、３にはそれぞれ、該両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材２、３のこれ以上の変位を規制する第１係合部１８、１９が各別に設けられ、これらの第１係合部１８、１９は、両面板部材２、３および筒状膜部材４の間に形成される気体室部Ｓ１に配置されている空気ばね装置１を提供する。
【解決手段】支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材２、およびいずれか他方に連結される下面板部材３と、これらの両面板部材２、３に両開口端部４ａ、４ｂが各別に連結されて封止された筒状膜部材４と、を備え、両面板部材２、３にはそれぞれ、該両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材２、３のこれ以上の変位を規制する第１係合部１８、１９が各別に設けられ、これらの第１係合部１８、１９は、両面板部材２、３および筒状膜部材４の間に形成される気体室部Ｓ１に配置されている空気ばね装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばね装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、支持体と被支持体との間に配設される空気ばね装置として、例えば下記特許文献１に示されるような、支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える構成が知られている。
この空気ばね装置では、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位しようとすると、支持体および被支持体の変位に伴って、両面板部材が水平方向に相対的に変位しようとする。このとき、筒状膜部材が水平方向に変形して該筒状膜部材の水平方向のばね特性が発揮され、両面板部材の水平方向への相対的な変位が許容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の空気ばね装置では、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位を制限することができないため、当該空気ばね装置を支持体と被支持体との間に配設する場合、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位を制限するストッパ装置やリンク装置などを、当該空気ばね装置とは別に設ける必要があり、多くのスペースが必要であった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、省スペース化を図りつつ、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる空気ばね装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る空気ばね装置は、支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える空気ばね装置であって、前記両面板部材にはそれぞれ、該両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制する第１係合部が各別に設けられ、これらの第１係合部は、前記両面板部材および前記筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、両面板部材に第１係合部が各別に設けられているので、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位に伴って、筒状膜部材が水平方向に変形しながら両面板部材が水平方向に相対的に変位し、第１係合部が互いに係合し合うと、両面板部材のこれ以上の変位が規制される。これにより、筒状膜部材の水平方向への変形を規制して、当該空気ばね装置の水平方向への変形を規制することが可能になり、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
また第１係合部が、前記気体室部に配置されているので、省スペース化を図ることができる。
【０００８】
また、前記下面板部材は、支持体および被支持体のいずれか他方に連結部材を介して連結され、前記下面板部材と前記連結部材とは、補助弾性体により連結され、前記下面板部材および前記連結部材にはそれぞれ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する第２係合部が各別に設けられ、前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合ってもよい。
【０００９】
この場合、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位すると、これらの支持体および被支持体に上面板部材および連結部材が各別に追従して水平方向に変位することに伴って、筒状膜部材が水平方向に変形しながら上面板部材と下面板部材とが水平方向に相対的に変位するとともに、補助弾性体が水平方向に変形しながら下面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位する。なおこのとき、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮される。
【００１０】
そして、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位して、第１係合部同士および第２係合部同士がそれぞれ互いに係合し合ったときに、上面板部材と下面板部材とのこれ以上の変位が規制されるとともに、下面板部材と連結部材とのこれ以上の変位が規制され、筒状膜部材および補助弾性体の水平方向への変形が規制される。これにより、当該空気ばね装置全体での水平方向への変形が規制されて、上面板部材と連結部材との水平方向への相対的な変位が規制され、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限される。
【００１１】
以上のように、下面板部材および連結部材にそれぞれ、前記第２係合部が各別に設けられているので、第２係合部が互いに係合し合い、補助弾性体の水平方向の変形が規制された状態で、第１係合部が互いに係合し合い、筒状膜部材の水平方向への変形を規制することにより、当該空気ばね装置全体の水平方向への変形が規制され、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【００１２】
ここで、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部同士が、第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合うので、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部同士および第２係合部同士のうち、いずれか一方が係合し合いながら、いずれか他方が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材および補助弾性体のうちの片方のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００１３】
以上より、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、片方の水平方向のばね特性が発揮されることとなり、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００１４】
このように、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されるので、支持体と被支持体との間で当該空気ばね装置を介して水平荷重が伝達されるのを抑制することができる。
【００１５】
なお被支持体が、乗員が乗車する車両で、支持体が、車両を支持する台車である場合、前述のように、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記補助弾性体は、前記筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成とされ、前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士よりも先に互いに係合し合ってもよい。
【００１７】
この場合、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部同士が、第２係合部同士よりも先に互いに係合し合うので、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部同士が係合し合いながら、第２係合部同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材および補助弾性体のうち、補助弾性体のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００１８】
以上より、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材および補助弾性体のうち、補助弾性体の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなる。ここで補助弾性体が、筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成となっているので、このとき、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００１９】
このように、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されるので、支持体と被支持体との間で当該空気ばね装置を介して水平荷重が伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００２０】
なお被支持体が、乗員が乗車する車両で、支持体が、車両を支持する台車である場合、前述のように、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を確実に向上させることができる。
【００２１】
また、前記連結部材は、前記下面板部材よりも下方に配設され、前記補助弾性体は、上下両側に開口する筒状に形成され、前記第２係合部は、前記下面板部材、前記連結部材および前記補助弾性体の間に形成される弾性体室部に配置されていてもよい。
【００２２】
この場合、第２係合部が、前記弾性体室部に配置されているので、省スペース化を確実に図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る空気ばね装置によれば、省スペース化を図りつつ、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気ばね装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す空気ばね装置の作用を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る空気ばね装置を説明する。
図１に示すように、空気ばね装置１は、例えば鉄道車両等に採用され、乗員が乗車する図示しない車両（被支持体）と、該車両を支持する図示しない台車（支持体）と、の間に配設される。該空気ばね装置１は、前記台車および前記車両のいずれか一方に連結される上面板部材２、およびいずれか他方に連結される下面板部材３と、これらの両面板部材２、３に両開口端部４ａ、４ｂが各別に連結されて封止された筒状膜部材４と、を備えている。
なお上面板部材２、下面板部材３および筒状膜部材４の各中心軸線は、上下方向に沿って延在する共通軸上に配置されている。以下では、この共通軸を軸線Ｏという。
【００２６】
上面板部材２は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該上面板部材２は、軸線Ｏ上に配設された有頂筒状の大径筒部５と、大径筒部５の外周縁部に立設された立設筒部６と、内周縁部が大径筒部５の外周面に連結された外環部７と、を備えている。これらの大径筒部５、立設筒部６および外環部７は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。また、大径筒部５の頂面には、軸線Ｏ上に配設された貫通孔８が形成されている。
【００２７】
下面板部材３は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該下面板部材３は、軸線Ｏ上に位置する中央盤体９と、該中央盤体９の外周縁部に連結された外周環体１０と、を備えており、これらの中央盤体９および外周環体１０は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。
【００２８】
中央盤体９は、軸線Ｏ上に配設された有頂筒状の小径筒部１２と、該小径筒部１２の下端部から水平方向の外側に向けて突設された内連結環部１１と、を備えており、これらの小径筒部１２および内連結環部１１は、軸線Ｏと同軸に配設されている。
小径筒部１２の上端部は、大径筒部５の下端部内に位置し、大径筒部５の下端部により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されており、小径筒部１２の上端部と、大径筒部５の下端部と、の間には、軸線Ｏ回りの全周にわたって水平方向の隙間があいている。
【００２９】
外周環体１０は、内周縁部が中央盤体９の内連結環部１１の外周縁部に下方から当接する外連結環部１３と、該外連結環部１３に立設され内連結環部１１に外嵌する外嵌筒部１４と、内周縁部が外連結環部１３の外周縁部に下方から連結され、内周縁部から外周縁部に向かうに従い漸次、下方に傾斜する上傾斜環部１５と、を備えている。これらの外連結環部１３、外嵌筒部１４および上傾斜環部１５は、いずれも軸線Ｏと同軸に配置されている。
【００３０】
また外連結環部１３の内周縁部、および中央盤体９の内連結環部１１の外周縁部には、いずれもねじ孔１６が形成されており、外連結環部１３の内周縁部、および内連結環部１１の外周縁部は、これらのねじ孔１６に上方から差し込まれた固定ボルト１７により互いに連結されている。
【００３１】
筒状膜部材４は、可撓性を具備しており、例えばゴム材料などの弾性体材料で形成されている。筒状膜部材４の両開口端部４ａ、４ｂのうち、上側の上開口端部４ａは、上面板部材２の大径筒部５に気密に外嵌されるとともに、上面板部材２の外環部７に下方から当接している。また筒状膜部材４の両開口端部４ａ、４ｂのうち、下側の下開口端部４ｂは、下面板部材３の内連結環部１１に外嵌筒部１４を介して気密に外嵌されるとともに、下面板部材３の外連結環部１３に上方から当接している。
【００３２】
また、筒状膜部材４において両開口端部４ａ、４ｂの間に位置する中間部分４ｃは、水平方向の外側に向けて膨出しており、上面板部材２の外環部７に下方から当接するとともに、下面板部材３の外連結環部１３に上側、および水平方向の外側から当接している。
ここで、両面板部材２、３および筒状膜部材４の間には、上面板部材２の貫通孔８を通して外部と連通する気体室部Ｓ１が形成されている。該気体室部Ｓ１内には貫通孔８を通して例えば空気などの気体が給排され、これにより、気体室部Ｓ１内の圧力が調整される。
【００３３】
そして本実施形態では、両面板部材２、３にはそれぞれ、該両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材２、３のこれ以上の変位を規制する第１係合部１８、１９が各別に設けられている。これらの第１係合部１８、１９は、前記気体室部Ｓ１に配置されており、本実施形態では、上面板部材２側の第１係合部１８は、上面板部材２の大径筒部５により構成され、下面板部材３側の第１係合部１９は、下面板部材３の小径筒部１２により構成されている。
【００３４】
ここで下面板部材３は、該下面板部材３よりも下方に配設された連結部材２０を介して、前記台車および前記車両のいずれか他方に連結されている。
連結部材２０は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該連結部材２０は、軸線Ｏ上に配設された中央板部２１と、内周縁部が中央板部２１の外周縁部に連結され、内周縁部から外周縁部に向かうに従い漸次、下方に傾斜する下傾斜環部２２と、中央板部２１の外周縁部から下方に向けて延設された垂下筒部２３と、軸線Ｏ上に配設され中央板部２１に立設された柱状部２７と、を備えている。これらの中央板部２１、下傾斜環部２２、垂下筒部２３および柱状部２７は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。
【００３５】
下傾斜環部２２の内径は、上傾斜環部１５の内径より小さくなっているとともに、下傾斜環部２２の外径は、上傾斜環部１５の内径よりも大きく、かつ上傾斜環部１５の外径よりも小さくなっている。
柱状部２７の外径は、下面板部材３の内連結環部１１の内径よりも小さくなっているとともに、柱状部２７の上端部は、内連結環部１１内に位置しており、内連結環部１１により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されている。柱状部２７の上端部と、内連結環部１１の内周縁部と、の間には、軸線Ｏ回りの全周にわたって水平方向の隙間があいている。
【００３６】
下面板部材３と連結部材２０とは、気体室部Ｓ１内に気体が充填された状態における筒状膜部材４よりも水平方向および上下方向の各ばね定数が高い補助弾性体２４により連結されている。補助弾性体２４は、弾性体材料で上下両側に開口する筒状に形成され、下面板部材３により上方から閉塞されるとともに、連結部材２０により下方から閉塞されており、本実施形態では、下面板部材３の上傾斜環部１５と連結部材２０の下傾斜環部２２とを連結し、下面板部材３の柱状部２７を水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞している。さらに補助弾性体２４は、軸線Ｏと同軸に配設されるとともに、上方から下方に向かうに従い漸次、縮径している。
【００３７】
また下面板部材３および連結部材２０にはそれぞれ、これらの両部材３、２０が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材３、２０のこれ以上の変位を規制する第２係合部２５、２６が各別に設けられている。これらの第２係合部２５、２６は、下面板部材３、連結部材２０および補助弾性体２４の間に形成される弾性体室部Ｓ２に配置されており、上面板部材２側の第２係合部２５は、下面板部材３の内連結環部１１により構成されるとともに、連結部材２０側の第２係合部２６は、連結部材２０の柱状部２７により構成されている。
【００３８】
次に、以上のように構成された空気ばね装置１の作用について説明する。
前記空気ばね装置１では、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位すると、これらの台車および車両に上面板部材２および連結部材２０が各別に追従して水平方向に変位することに伴って、筒状膜部材４が水平方向に変形しながら上面板部材２と下面板部材３とが水平方向に相対的に変位するとともに、補助弾性体２４が水平方向に変形しながら下面板部材３および連結部材２０が水平方向に相対的に変位する。なおこのとき、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮される。
【００３９】
そして、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位して、図２に示すように、第１係合部１８、１９同士および第２係合部２５、２６同士がそれぞれ互いに係合し合う。本実施形態では、上面板部材２の大径筒部５の下端部と、下面板部材３の小径筒部１２の上端部と、が、水平方向に互いに当接することにより、第１係合部１８、１９同士が互いに係合し合う。また、下面板部材３の内連結環部１１の内周縁部と、連結部材２０の柱状部２７の上端部と、が、水平方向に互いに当接することにより、第２係合部２５、２６同士が互いに係合し合う。
【００４０】
すると、上面板部材２と下面板部材３とのこれ以上の変位が規制されるとともに、下面板部材３と連結部材２０とのこれ以上の変位が規制され、筒状膜部材４および補助弾性体２４の水平方向への変形が規制される。これにより、当該空気ばね装置１全体での水平方向への変形が規制されて、上面板部材２と連結部材２０との水平方向への相対的な変位が規制され、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限される。
【００４１】
ここで本実施形態では、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士は、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うように構成されている。なおこのような構成は、例えば、筒状膜部材４や補助弾性体２４の水平方向の各ばね定数を調整したり、上面板部材２の大径筒部５の内径と下面板部材３の小径筒部１２の外径とを調整したり、下面板部材３の小径筒部１２の内径と連結部材２０の柱状部２７の外径とを調整したり等により実施することができる。
【００４２】
そして本実施形態では、このように、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士が、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うように構成されているので、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部１８、１９同士が係合し合いながら、第２係合部２５、２６同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、補助弾性体２４のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００４３】
以上より、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、補助弾性体２４の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなる。ここで補助弾性体２４が、筒状膜部材４よりも水平方向のばね定数が高い構成となっているので、このとき、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る空気ばね装置１によれば、両面板部材２、３に第１係合部１８、１９が各別に設けられているので、前記台車と前記車両との水平方向への相対的な変位に伴って、筒状膜部材４が水平方向に変形しながら両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位し、第１係合部１８、１９が互いに係合し合うと、両面板部材２、３のこれ以上の変位が規制される。これにより、筒状膜部材４の水平方向への変形を規制することができる。
【００４５】
そして本実施形態では、下面板部材３および連結部材２０にそれぞれ、前記第２係合部２５、２６が各別に設けられているので、第２係合部２５、２６が互いに係合し合い、補助弾性体２４の水平方向の変形が規制された状態で、第１係合部１８、１９が互いに係合し合い、筒状膜部材４の水平方向への変形を規制することにより、当該空気ばね装置１全体の水平方向への変形を規制することができる。これにより、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【００４６】
また第１係合部１８、１９が、前記気体室部Ｓ１に配置されるとともに、第２係合部２５、２６が、前記弾性体室部Ｓ２に配置されているので、省スペース化を確実に図ることができる。
【００４７】
また、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されるので、前記台車と前記車両との間で当該空気ばね装置１を介して水平荷重が伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００４８】
さらに本実施形態のように、空気ばね装置１が、車両と台車との間に配設される場合、前述のように、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を確実に向上させることができる。
【００４９】
また本実施形態では、小径筒部１２の上端部が、大径筒部５の下端部により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されているので、両面板部材２、３が、水平方向のうち、いずれの方向に相対的に変位したときにも、第１係合部１８、１９同士が互いに係合し合うこととなり、その変位を規制することができる。
【００５０】
さらに本実施形態では、柱状部２７の上端部が、内連結環部１１により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されているので、下面板部材３と連結部材２０とが、水平方向のうち、いずれの方向に相対的に変位したときにも、第２係合部２５、２６同士が互いに係合し合うこととなり、その変位を規制することができる。
【００５１】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士が、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うものとしたが、第２係合部２５、２６同士と異なるタイミングで互いに係合し合うものであれば、これに限られるものではなく、第２係合部２５、２６同士よりも後に互いに係合し合う構成であってもよい。
【００５２】
この場合、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第２係合部２５、２６同士が係合し合いながら、第１係合部１８、１９同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、筒状膜部材４のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００５３】
以上より、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、筒状膜部材４の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなり、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００５４】
また第１係合部１８、１９は、前記実施形態に示したものに限られず、両面板部材にそれぞれ設けられ、両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制し、かつ、両面板部材および筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置される構成であれば、適宜変更することが可能である。
【００５５】
また第２係合部２５、２６は、前記実施形態に示したものに限られず、下面板部材および連結部材にそれぞれ設けられ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する構成であれば、適宜変更することが可能である。
【００５６】
また前記実施形態では、補助弾性体２４は、弾性体材料で形成されるものとしたが、これに限られず、例えば積層ゴムにより形成されていてもよい。
さらに前記実施形態では、補助弾性体２４は、筒状膜部材４よりも水平方向および上下方向の各ばね定数が高いものとしたが、これに限られない。例えば、補助弾性体２４の水平方向のばね定数が、筒状膜部材４の水平方向のばね定数と同等であったり、低かったりしてもよい。また、補助弾性体２４の上下方向のばね定数が、筒状膜部材４の上下方向のばね定数と同等であったり、低かったりしてもよい。
【００５７】
また前記実施形態では、連結部材２０は、補助弾性体２４を閉塞しているものとしたが、閉塞していなくても良い。
さらに前記実施形態では、補助弾性体２４は、上下両側に開口する筒状に形成されるものとしたが、これに限られない。
さらにまた、前記実施形態では、連結部材２０は、下面板部材３よりも下方に配設されているものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、連結部材２０と下面板部材３とが水平方向にずらされていてもよい。
【００５８】
また、下面板部材３には、外嵌筒部１４がなくてもよい。
さらに前記実施形態では、空気ばね装置１は、連結部材２０、補助弾性体２４、および第２係合部２５、２６を備えているものとしたが、これらはなくてもよい。この場合、下面板部材３は、上傾斜環部１５がなくてもよく、また下面板部材３は、中央盤体９および外周環体１０のうち、中央盤体９のみにより構成されていてもよい。
【００５９】
また前記実施形態では、空気ばね装置１が、被支持体としての前記台車と、支持体として前記車両と、の間に配設されるものとしたが、本発明に係る空気ばね装置は、車両と台車との間に配設されるものに限られない。
【００６０】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 空気ばね装置
２ 上面板部材
３ 下面板部材
４ 筒状膜部材
４ａ、４ｂ 開口端部
１８、１９ 第１係合部
２０ 連結部材
２４ 補助弾性体
２５、２６ 第２係合部
Ｓ１ 気体室部
Ｓ２ 弾性体室部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気ばね装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、支持体と被支持体との間に配設される空気ばね装置として、例えば下記特許文献１に示されるような、支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える構成が知られている。
この空気ばね装置では、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位しようとすると、支持体および被支持体の変位に伴って、両面板部材が水平方向に相対的に変位しようとする。このとき、筒状膜部材が水平方向に変形して該筒状膜部材の水平方向のばね特性が発揮され、両面板部材の水平方向への相対的な変位が許容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の空気ばね装置では、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位を制限することができないため、当該空気ばね装置を支持体と被支持体との間に配設する場合、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位を制限するストッパ装置やリンク装置などを、当該空気ばね装置とは別に設ける必要があり、多くのスペースが必要であった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、省スペース化を図りつつ、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる空気ばね装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る空気ばね装置は、支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える空気ばね装置であって、前記両面板部材にはそれぞれ、該両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制する第１係合部が各別に設けられ、これらの第１係合部は、前記両面板部材および前記筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、両面板部材に第１係合部が各別に設けられているので、支持体と被支持体との水平方向への相対的な変位に伴って、筒状膜部材が水平方向に変形しながら両面板部材が水平方向に相対的に変位し、第１係合部が互いに係合し合うと、両面板部材のこれ以上の変位が規制される。これにより、筒状膜部材の水平方向への変形を規制して、当該空気ばね装置の水平方向への変形を規制することが可能になり、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
また第１係合部が、前記気体室部に配置されているので、省スペース化を図ることができる。
【０００８】
また、前記下面板部材は、支持体および被支持体のいずれか他方に連結部材を介して連結され、前記下面板部材と前記連結部材とは、補助弾性体により連結され、前記下面板部材および前記連結部材にはそれぞれ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する第２係合部が各別に設けられ、前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合ってもよい。
【０００９】
この場合、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位すると、これらの支持体および被支持体に上面板部材および連結部材が各別に追従して水平方向に変位することに伴って、筒状膜部材が水平方向に変形しながら上面板部材と下面板部材とが水平方向に相対的に変位するとともに、補助弾性体が水平方向に変形しながら下面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位する。なおこのとき、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮される。
【００１０】
そして、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位して、第１係合部同士および第２係合部同士がそれぞれ互いに係合し合ったときに、上面板部材と下面板部材とのこれ以上の変位が規制されるとともに、下面板部材と連結部材とのこれ以上の変位が規制され、筒状膜部材および補助弾性体の水平方向への変形が規制される。これにより、当該空気ばね装置全体での水平方向への変形が規制されて、上面板部材と連結部材との水平方向への相対的な変位が規制され、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限される。
【００１１】
以上のように、下面板部材および連結部材にそれぞれ、前記第２係合部が各別に設けられているので、第２係合部が互いに係合し合い、補助弾性体の水平方向の変形が規制された状態で、第１係合部が互いに係合し合い、筒状膜部材の水平方向への変形を規制することにより、当該空気ばね装置全体の水平方向への変形が規制され、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【００１２】
ここで、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部同士が、第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合うので、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部同士および第２係合部同士のうち、いずれか一方が係合し合いながら、いずれか他方が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材および補助弾性体のうちの片方のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００１３】
以上より、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、片方の水平方向のばね特性が発揮されることとなり、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００１４】
このように、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されるので、支持体と被支持体との間で当該空気ばね装置を介して水平荷重が伝達されるのを抑制することができる。
【００１５】
なお被支持体が、乗員が乗車する車両で、支持体が、車両を支持する台車である場合、前述のように、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を向上させることができる。
【００１６】
また、前記補助弾性体は、前記筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成とされ、前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士よりも先に互いに係合し合ってもよい。
【００１７】
この場合、上面板部材と連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部同士が、第２係合部同士よりも先に互いに係合し合うので、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部同士が係合し合いながら、第２係合部同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材および補助弾性体のうち、補助弾性体のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００１８】
以上より、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね特性として、筒状膜部材および補助弾性体の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材および補助弾性体のうち、補助弾性体の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなる。ここで補助弾性体が、筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成となっているので、このとき、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００１９】
このように、支持体と被支持体とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位が制限されるので、支持体と被支持体との間で当該空気ばね装置を介して水平荷重が伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００２０】
なお被支持体が、乗員が乗車する車両で、支持体が、車両を支持する台車である場合、前述のように、当該空気ばね装置の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を確実に向上させることができる。
【００２１】
また、前記連結部材は、前記下面板部材よりも下方に配設され、前記補助弾性体は、上下両側に開口する筒状に形成され、前記第２係合部は、前記下面板部材、前記連結部材および前記補助弾性体の間に形成される弾性体室部に配置されていてもよい。
【００２２】
この場合、第２係合部が、前記弾性体室部に配置されているので、省スペース化を確実に図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る空気ばね装置によれば、省スペース化を図りつつ、支持体と被支持体との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気ばね装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す空気ばね装置の作用を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る空気ばね装置を説明する。
図１に示すように、空気ばね装置１は、例えば鉄道車両等に採用され、乗員が乗車する図示しない車両（被支持体）と、該車両を支持する図示しない台車（支持体）と、の間に配設される。該空気ばね装置１は、前記台車および前記車両のいずれか一方に連結される上面板部材２、およびいずれか他方に連結される下面板部材３と、これらの両面板部材２、３に両開口端部４ａ、４ｂが各別に連結されて封止された筒状膜部材４と、を備えている。
なお上面板部材２、下面板部材３および筒状膜部材４の各中心軸線は、上下方向に沿って延在する共通軸上に配置されている。以下では、この共通軸を軸線Ｏという。
【００２６】
上面板部材２は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該上面板部材２は、軸線Ｏ上に配設された有頂筒状の大径筒部５と、大径筒部５の外周縁部に立設された立設筒部６と、内周縁部が大径筒部５の外周面に連結された外環部７と、を備えている。これらの大径筒部５、立設筒部６および外環部７は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。また、大径筒部５の頂面には、軸線Ｏ上に配設された貫通孔８が形成されている。
【００２７】
下面板部材３は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該下面板部材３は、軸線Ｏ上に位置する中央盤体９と、該中央盤体９の外周縁部に連結された外周環体１０と、を備えており、これらの中央盤体９および外周環体１０は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。
【００２８】
中央盤体９は、軸線Ｏ上に配設された有頂筒状の小径筒部１２と、該小径筒部１２の下端部から水平方向の外側に向けて突設された内連結環部１１と、を備えており、これらの小径筒部１２および内連結環部１１は、軸線Ｏと同軸に配設されている。
小径筒部１２の上端部は、大径筒部５の下端部内に位置し、大径筒部５の下端部により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されており、小径筒部１２の上端部と、大径筒部５の下端部と、の間には、軸線Ｏ回りの全周にわたって水平方向の隙間があいている。
【００２９】
外周環体１０は、内周縁部が中央盤体９の内連結環部１１の外周縁部に下方から当接する外連結環部１３と、該外連結環部１３に立設され内連結環部１１に外嵌する外嵌筒部１４と、内周縁部が外連結環部１３の外周縁部に下方から連結され、内周縁部から外周縁部に向かうに従い漸次、下方に傾斜する上傾斜環部１５と、を備えている。これらの外連結環部１３、外嵌筒部１４および上傾斜環部１５は、いずれも軸線Ｏと同軸に配置されている。
【００３０】
また外連結環部１３の内周縁部、および中央盤体９の内連結環部１１の外周縁部には、いずれもねじ孔１６が形成されており、外連結環部１３の内周縁部、および内連結環部１１の外周縁部は、これらのねじ孔１６に上方から差し込まれた固定ボルト１７により互いに連結されている。
【００３１】
筒状膜部材４は、可撓性を具備しており、例えばゴム材料などの弾性体材料で形成されている。筒状膜部材４の両開口端部４ａ、４ｂのうち、上側の上開口端部４ａは、上面板部材２の大径筒部５に気密に外嵌されるとともに、上面板部材２の外環部７に下方から当接している。また筒状膜部材４の両開口端部４ａ、４ｂのうち、下側の下開口端部４ｂは、下面板部材３の内連結環部１１に外嵌筒部１４を介して気密に外嵌されるとともに、下面板部材３の外連結環部１３に上方から当接している。
【００３２】
また、筒状膜部材４において両開口端部４ａ、４ｂの間に位置する中間部分４ｃは、水平方向の外側に向けて膨出しており、上面板部材２の外環部７に下方から当接するとともに、下面板部材３の外連結環部１３に上側、および水平方向の外側から当接している。
ここで、両面板部材２、３および筒状膜部材４の間には、上面板部材２の貫通孔８を通して外部と連通する気体室部Ｓ１が形成されている。該気体室部Ｓ１内には貫通孔８を通して例えば空気などの気体が給排され、これにより、気体室部Ｓ１内の圧力が調整される。
【００３３】
そして本実施形態では、両面板部材２、３にはそれぞれ、該両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材２、３のこれ以上の変位を規制する第１係合部１８、１９が各別に設けられている。これらの第１係合部１８、１９は、前記気体室部Ｓ１に配置されており、本実施形態では、上面板部材２側の第１係合部１８は、上面板部材２の大径筒部５により構成され、下面板部材３側の第１係合部１９は、下面板部材３の小径筒部１２により構成されている。
【００３４】
ここで下面板部材３は、該下面板部材３よりも下方に配設された連結部材２０を介して、前記台車および前記車両のいずれか他方に連結されている。
連結部材２０は、例えば金属材料などの剛性材料で形成されている。該連結部材２０は、軸線Ｏ上に配設された中央板部２１と、内周縁部が中央板部２１の外周縁部に連結され、内周縁部から外周縁部に向かうに従い漸次、下方に傾斜する下傾斜環部２２と、中央板部２１の外周縁部から下方に向けて延設された垂下筒部２３と、軸線Ｏ上に配設され中央板部２１に立設された柱状部２７と、を備えている。これらの中央板部２１、下傾斜環部２２、垂下筒部２３および柱状部２７は、いずれも軸線Ｏと同軸に配設されている。
【００３５】
下傾斜環部２２の内径は、上傾斜環部１５の内径より小さくなっているとともに、下傾斜環部２２の外径は、上傾斜環部１５の内径よりも大きく、かつ上傾斜環部１５の外径よりも小さくなっている。
柱状部２７の外径は、下面板部材３の内連結環部１１の内径よりも小さくなっているとともに、柱状部２７の上端部は、内連結環部１１内に位置しており、内連結環部１１により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されている。柱状部２７の上端部と、内連結環部１１の内周縁部と、の間には、軸線Ｏ回りの全周にわたって水平方向の隙間があいている。
【００３６】
下面板部材３と連結部材２０とは、気体室部Ｓ１内に気体が充填された状態における筒状膜部材４よりも水平方向および上下方向の各ばね定数が高い補助弾性体２４により連結されている。補助弾性体２４は、弾性体材料で上下両側に開口する筒状に形成され、下面板部材３により上方から閉塞されるとともに、連結部材２０により下方から閉塞されており、本実施形態では、下面板部材３の上傾斜環部１５と連結部材２０の下傾斜環部２２とを連結し、下面板部材３の柱状部２７を水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞している。さらに補助弾性体２４は、軸線Ｏと同軸に配設されるとともに、上方から下方に向かうに従い漸次、縮径している。
【００３７】
また下面板部材３および連結部材２０にはそれぞれ、これらの両部材３、２０が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材３、２０のこれ以上の変位を規制する第２係合部２５、２６が各別に設けられている。これらの第２係合部２５、２６は、下面板部材３、連結部材２０および補助弾性体２４の間に形成される弾性体室部Ｓ２に配置されており、上面板部材２側の第２係合部２５は、下面板部材３の内連結環部１１により構成されるとともに、連結部材２０側の第２係合部２６は、連結部材２０の柱状部２７により構成されている。
【００３８】
次に、以上のように構成された空気ばね装置１の作用について説明する。
前記空気ばね装置１では、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位すると、これらの台車および車両に上面板部材２および連結部材２０が各別に追従して水平方向に変位することに伴って、筒状膜部材４が水平方向に変形しながら上面板部材２と下面板部材３とが水平方向に相対的に変位するとともに、補助弾性体２４が水平方向に変形しながら下面板部材３および連結部材２０が水平方向に相対的に変位する。なおこのとき、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮される。
【００３９】
そして、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位して、図２に示すように、第１係合部１８、１９同士および第２係合部２５、２６同士がそれぞれ互いに係合し合う。本実施形態では、上面板部材２の大径筒部５の下端部と、下面板部材３の小径筒部１２の上端部と、が、水平方向に互いに当接することにより、第１係合部１８、１９同士が互いに係合し合う。また、下面板部材３の内連結環部１１の内周縁部と、連結部材２０の柱状部２７の上端部と、が、水平方向に互いに当接することにより、第２係合部２５、２６同士が互いに係合し合う。
【００４０】
すると、上面板部材２と下面板部材３とのこれ以上の変位が規制されるとともに、下面板部材３と連結部材２０とのこれ以上の変位が規制され、筒状膜部材４および補助弾性体２４の水平方向への変形が規制される。これにより、当該空気ばね装置１全体での水平方向への変形が規制されて、上面板部材２と連結部材２０との水平方向への相対的な変位が規制され、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限される。
【００４１】
ここで本実施形態では、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士は、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うように構成されている。なおこのような構成は、例えば、筒状膜部材４や補助弾性体２４の水平方向の各ばね定数を調整したり、上面板部材２の大径筒部５の内径と下面板部材３の小径筒部１２の外径とを調整したり、下面板部材３の小径筒部１２の内径と連結部材２０の柱状部２７の外径とを調整したり等により実施することができる。
【００４２】
そして本実施形態では、このように、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士が、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うように構成されているので、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第１係合部１８、１９同士が係合し合いながら、第２係合部２５、２６同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、補助弾性体２４のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００４３】
以上より、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、補助弾性体２４の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなる。ここで補助弾性体２４が、筒状膜部材４よりも水平方向のばね定数が高い構成となっているので、このとき、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る空気ばね装置１によれば、両面板部材２、３に第１係合部１８、１９が各別に設けられているので、前記台車と前記車両との水平方向への相対的な変位に伴って、筒状膜部材４が水平方向に変形しながら両面板部材２、３が水平方向に相対的に変位し、第１係合部１８、１９が互いに係合し合うと、両面板部材２、３のこれ以上の変位が規制される。これにより、筒状膜部材４の水平方向への変形を規制することができる。
【００４５】
そして本実施形態では、下面板部材３および連結部材２０にそれぞれ、前記第２係合部２５、２６が各別に設けられているので、第２係合部２５、２６が互いに係合し合い、補助弾性体２４の水平方向の変形が規制された状態で、第１係合部１８、１９が互いに係合し合い、筒状膜部材４の水平方向への変形を規制することにより、当該空気ばね装置１全体の水平方向への変形を規制することができる。これにより、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位を制限することができる。
【００４６】
また第１係合部１８、１９が、前記気体室部Ｓ１に配置されるとともに、第２係合部２５、２６が、前記弾性体室部Ｓ２に配置されているので、省スペース化を確実に図ることができる。
【００４７】
また、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されるので、前記台車と前記車両との間で当該空気ばね装置１を介して水平荷重が伝達されるのを確実に抑制することができる。
【００４８】
さらに本実施形態のように、空気ばね装置１が、車両と台車との間に配設される場合、前述のように、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を緩やかに段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位を制限することにより、乗員の乗り心地性を確実に向上させることができる。
【００４９】
また本実施形態では、小径筒部１２の上端部が、大径筒部５の下端部により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されているので、両面板部材２、３が、水平方向のうち、いずれの方向に相対的に変位したときにも、第１係合部１８、１９同士が互いに係合し合うこととなり、その変位を規制することができる。
【００５０】
さらに本実施形態では、柱状部２７の上端部が、内連結環部１１により水平方向の外側から、軸線Ｏ回りの全周にわたって囲繞されているので、下面板部材３と連結部材２０とが、水平方向のうち、いずれの方向に相対的に変位したときにも、第２係合部２５、２６同士が互いに係合し合うこととなり、その変位を規制することができる。
【００５１】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、上面板部材２と連結部材２０とが水平方向に相対的に変位したときに、第１係合部１８、１９同士が、第２係合部２５、２６同士よりも先に互いに係合し合うものとしたが、第２係合部２５、２６同士と異なるタイミングで互いに係合し合うものであれば、これに限られるものではなく、第２係合部２５、２６同士よりも後に互いに係合し合う構成であってもよい。
【００５２】
この場合、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、第２係合部２５、２６同士が係合し合いながら、第１係合部１８、１９同士が係合し合わない状態が生じる。この状態では、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、筒状膜部材４のみが水平方向に変形し、その水平方向のばね特性が発揮されることとなる。
【００５３】
以上より、前記台車と前記車両とが水平方向に相対的に変位を開始してから、この変位が制限されるまでの間に、当該空気ばね装置１の水平方向のばね特性として、筒状膜部材４および補助弾性体２４の両方の水平方向のばね特性が発揮された後、筒状膜部材４および補助弾性体２４のうち、筒状膜部材４の水平方向のばね特性のみが発揮されることとなり、当該空気ばね装置１の水平方向のばね定数を段階的に高めた後、前記台車と前記車両との水平方向の相対的な変位が制限されることとなる。
【００５４】
また第１係合部１８、１９は、前記実施形態に示したものに限られず、両面板部材にそれぞれ設けられ、両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制し、かつ、両面板部材および筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置される構成であれば、適宜変更することが可能である。
【００５５】
また第２係合部２５、２６は、前記実施形態に示したものに限られず、下面板部材および連結部材にそれぞれ設けられ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する構成であれば、適宜変更することが可能である。
【００５６】
また前記実施形態では、補助弾性体２４は、弾性体材料で形成されるものとしたが、これに限られず、例えば積層ゴムにより形成されていてもよい。
さらに前記実施形態では、補助弾性体２４は、筒状膜部材４よりも水平方向および上下方向の各ばね定数が高いものとしたが、これに限られない。例えば、補助弾性体２４の水平方向のばね定数が、筒状膜部材４の水平方向のばね定数と同等であったり、低かったりしてもよい。また、補助弾性体２４の上下方向のばね定数が、筒状膜部材４の上下方向のばね定数と同等であったり、低かったりしてもよい。
【００５７】
また前記実施形態では、連結部材２０は、補助弾性体２４を閉塞しているものとしたが、閉塞していなくても良い。
さらに前記実施形態では、補助弾性体２４は、上下両側に開口する筒状に形成されるものとしたが、これに限られない。
さらにまた、前記実施形態では、連結部材２０は、下面板部材３よりも下方に配設されているものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、連結部材２０と下面板部材３とが水平方向にずらされていてもよい。
【００５８】
また、下面板部材３には、外嵌筒部１４がなくてもよい。
さらに前記実施形態では、空気ばね装置１は、連結部材２０、補助弾性体２４、および第２係合部２５、２６を備えているものとしたが、これらはなくてもよい。この場合、下面板部材３は、上傾斜環部１５がなくてもよく、また下面板部材３は、中央盤体９および外周環体１０のうち、中央盤体９のみにより構成されていてもよい。
【００５９】
また前記実施形態では、空気ばね装置１が、被支持体としての前記台車と、支持体として前記車両と、の間に配設されるものとしたが、本発明に係る空気ばね装置は、車両と台車との間に配設されるものに限られない。
【００６０】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 空気ばね装置
２ 上面板部材
３ 下面板部材
４ 筒状膜部材
４ａ、４ｂ 開口端部
１８、１９ 第１係合部
２０ 連結部材
２４ 補助弾性体
２５、２６ 第２係合部
Ｓ１ 気体室部
Ｓ２ 弾性体室部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、
これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える空気ばね装置であって、
前記両面板部材にはそれぞれ、該両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制する第１係合部が各別に設けられ、
これらの第１係合部は、前記両面板部材および前記筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置されていることを特徴とする空気ばね装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気ばね装置であって、
前記下面板部材は、支持体および被支持体のいずれか他方に連結部材を介して連結され、
前記下面板部材と前記連結部材とは、補助弾性体により連結され、
前記下面板部材および前記連結部材にはそれぞれ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する第２係合部が各別に設けられ、
前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合うことを特徴とする空気ばね装置。
【請求項３】
請求項２記載の空気ばね装置であって、
前記補助弾性体は、前記筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成とされ、
前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士よりも先に互いに係合し合うことを特徴とする空気ばね装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の空気ばね装置であって、
前記連結部材は、前記下面板部材よりも下方に配設され、
前記補助弾性体は、上下両側に開口する筒状に形成され、
前記第２係合部は、前記下面板部材、前記連結部材および前記補助弾性体の間に形成される弾性体室部に配置されていることを特徴とする空気ばね装置。
【請求項１】
支持体および被支持体のいずれか一方に連結される上面板部材、およびいずれか他方に連結される下面板部材と、
これらの両面板部材に両開口端部が各別に連結されて封止された筒状膜部材と、を備える空気ばね装置であって、
前記両面板部材にはそれぞれ、該両面板部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両面板部材のこれ以上の変位を規制する第１係合部が各別に設けられ、
これらの第１係合部は、前記両面板部材および前記筒状膜部材の間に形成される気体室部に配置されていることを特徴とする空気ばね装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気ばね装置であって、
前記下面板部材は、支持体および被支持体のいずれか他方に連結部材を介して連結され、
前記下面板部材と前記連結部材とは、補助弾性体により連結され、
前記下面板部材および前記連結部材にはそれぞれ、これらの両部材が水平方向に相対的に変位したときに互いに係合し合うことにより、該両部材のこれ以上の変位を規制する第２係合部が各別に設けられ、
前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士と異なるタイミングで互いに係合し合うことを特徴とする空気ばね装置。
【請求項３】
請求項２記載の空気ばね装置であって、
前記補助弾性体は、前記筒状膜部材よりも水平方向のばね定数が高い構成とされ、
前記上面板部材と前記連結部材とが水平方向に相対的に変位したときに、前記第１係合部同士は、前記第２係合部同士よりも先に互いに係合し合うことを特徴とする空気ばね装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の空気ばね装置であって、
前記連結部材は、前記下面板部材よりも下方に配設され、
前記補助弾性体は、上下両側に開口する筒状に形成され、
前記第２係合部は、前記下面板部材、前記連結部材および前記補助弾性体の間に形成される弾性体室部に配置されていることを特徴とする空気ばね装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８０９１３（Ｐ２０１２−１８０９１３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５０４９（Ｐ２０１１−４５０４９）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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