铁路车辆用空气弹簧

摘要

技术问题：本发明提供一种不使用滑片而能够抑制上面板与可挠性部件互相摩擦所引起的磨损，并使耐久性提高的铁路车辆用空气弹簧。解决手段：具备：上面板(2)、下侧部件(3)、装在上面板(2)与下侧部件(3)之间的筒状的可挠性部件(4)、以及在可挠性部件(4)的成型模具的内面设置的排气用的浅槽转印而形成在可挠性部件(4)的外表面上的格子状的凸条部(15)，凸条部(15)至少具有从可挠性部件(4)的中心轴(A)呈放射状形成的多个纵凸条部(15a)，在可挠性部件(4)的外表面中，可挠性部件(4)与上面板(2)互相摩擦的区域被设为不存在纵凸条部的纵凸条部非形成区域(16)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐久性提高的铁路车辆用空气弹簧。

背景技术

以往，作为铁路车辆等所使用的空气弹簧，为了提高车辆的行驶稳定性以及乘坐舒适性，多使用在沿着车辆行进方向的前后方向和左右方向上改变了弹簧特性(刚性)的空气弹簧，即所谓的各向异性空气弹簧。作为各向异性空气弹簧的具体的结构，已知例如在空气弹簧的上面板的左右方向部分，形成有与隔膜(可挠性部件)相对且沿着隔膜延长的延长部的结构。由此，通过隔膜与上面板的延长部抵接，能够抑制空气弹簧的位移，并提高左右方向相对于前后方向的刚性。

然而，在上述结构的空气弹簧中，由于在上面板的左右方向上形成的延长部与隔膜直接抵接而互相摩擦，与延长部抵接的部分发生了隔膜的磨损。

为了解决上述问题，如专利文献1所公开的那样，已知一种在上面板上形成的延长部的与隔膜相对的部分配置有滑片的空气弹簧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2005-36825号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

然而，在上述结构的空气弹簧中，配置在延长部上的滑片由于隔膜的反复位移而有可能剥离、破损，存在由于滑片的剥离、破损而使耐久性下降的风险。

因此，本发明的目的在于，提供一种不使用滑片而能够抑制上面板与可挠性部件互相摩擦所引起的磨损，并使耐久性提高的空气弹簧。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明人认真进行了研究，结果发现在可挠性部件成型用的模具内面设置的排气用的浅槽转印而形成在可挠性部件的外表面上的格子状的凸条部会显著影响空气弹簧的耐久性，并完成了本发明。

即，作为本发明一个实施方式的铁路车辆用空气弹簧，其特征在于，其具备：上面板、下侧部件、装在所述上面板与下侧部件之间的筒状的可挠性部件、以及在可挠性部件的成型模具的内面设置的排气用的浅槽转印而形成在可挠性部件的外表面上的格子状的凸条部，凸条部至少具有从可挠性部件的中心轴呈放射状形成的多个纵凸条部，将在所述可挠性部件的外表面中，可挠性部件与上面板互相摩擦的区域被设为不存在纵凸条部的纵凸条部非形成区域。

也可以为，上面板的下面具备：形成为平面状的平面部、以及与所述平面部的外周缘部连续设置并朝向半径方向外侧向下方倾斜的倾斜面部，所述纵凸条部非形成区域是所述可挠性部件与在所述上面板的左右方向、即相对于铁路车辆的行进方向的左右方向上形成的倾斜面部抵接的区域。此外，以下关于空气弹簧的方向，将在搭载在铁路车辆上的状态下铁路车辆的行进方向记载为前方向。

也可以为，纵凸条部非形成区域是在将所述可挠性部件分为前后左右的四个分区时，所述可挠性部件的所述左右分区与在所述上面板的左右方向上形成的倾斜面部抵接的区域。

另外，也可以为，空气弹簧以上面板在左右方向上的所述倾斜面部的面积及/或倾斜比前后方向上的更大的方式形成。

(三)有益效果

根据上述本发明一个实施方式的空气弹簧，能够获得一种不使用滑片而能够使耐久性提高的空气弹簧。

附图说明

图1是表示本发明的铁路车辆用空气弹簧的实施方式的纵截面图。

图2是从左右方向观察图1的空气弹簧的局部侧视图。

图3是表示将图1的空气弹簧搭载在铁路车辆上的状态的概略图。

图4是表示本实施方式所使用的可挠性部件的俯视图。

图5在图2中一并表示纵凸条部非形成区域。

图6在图4中一并表示纵凸条部非形成区域。

图7是表示本实施方式所使用的可挠性部件的立体图。

图8是表示评价试验装置的概略图。

图9是表示中立状态下的可挠性部件向左右方向倾斜部的按压力的概略图。

图10是表示偏移状态下的可挠性部件向左右方向倾斜部的按压力的概略图。

图11是表示现有的空气弹簧所使用的可挠性部件的立体图。

附图标记说明

1-空气弹簧；2-上面板；3-下侧部件；3a-胎圈接受部；4-可挠性部件；5-平面部；6-倾斜面部；7-弹性机构；8-顶板；9-下面板；10a、10b-胎圈部；11-上面板接受部；12-底板；13-弹性材料层；14-硬质板；15-凸条部；15a-纵凸条部；15b-横凸条部；16-纵凸条部非形成区域；17-铁路车辆；18-车身；19-车轮；21-转向架；22-车轴；23-支承框架；24-旋转轴。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示作为本发明的铁路车辆用空气弹簧的实施方式的纵截面图。图2是从左右方向观察图1的空气弹簧的局部侧视图，图3是表示将图1的空气弹簧搭载在铁路车辆上的状态的概略图。

如图1及图2所示，空气弹簧1具备上面板2、配置在其下侧的下侧部件3、以及上面板2与下侧部件3之间的筒状的可挠性部件4。在图1中，空气弹簧的中心轴A的左半部分表示前后方向的纵截面图，中心轴A的右半部分表示左右方向的纵截面图。

上面板2形成为圆盘状。上面板2的下面由橡胶材料所覆盖，其具备形成为平面状的平面部5、以及与所述平面部的外周缘部连续设置，并朝向半径方向外侧向下方倾斜的倾斜面部6。倾斜面部6具有与可挠性部件4抵接从而抑制可挠性部件4的位移量的位移抑制功能。

在本实施方式中，相较于在上面板2的前后方向上形成的倾斜面部6，在上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6的面积及/或倾斜形成得更大。由此，设置为所谓的各向异性空气弹簧，其在空气弹簧的上面板2与下侧部件3之间的水平方向的相对的位移(以下简称为“位移”)中，左右方向的位移比前后方向的位移更受到抑制。

下侧部件3具备弹性机构7、从弹性机构7的顶板8的上面外周缘部到外周部安装的环状且呈带状的下面板9、以及具有凸缘部的圆盘状的上面板接受部11，该凸缘部螺栓固定于顶板8。

弹性机构7采用具备叠层橡胶的结构，该叠层橡胶是在环状的顶板8与环状的底板12之间使橡胶制且呈环状的弹性材料层13和环状的硬质板14交替层叠而成的。在本实施方式中，作为顶板8、底板12及硬质板14，使用金属板。作为弹性机构7，使用具备叠层橡胶结构，且具有作为限位件的功能的部件即可，也可以是锥形限位件等。另外，作为下侧部件3，也可以采用去除了弹性机构7的结构。

可挠性部件4由将埋设有加强帘线的加强橡胶层作为中间层的筒状叠层橡胶构成，在可挠性部件4的上端部及下端部形成有在胎圈芯上缠绕加强橡胶层而成的厚壁的胎圈部10a及10b。可挠性部件4的上端侧胎圈部10a外嵌于设置在上面板2上的圆盘状的胎圈接受部2a。下端侧胎圈部10b外嵌于设置在弹性机构7的顶板8上的胎圈接受部8a。

可挠性部件4能够通过用模具对未硫化橡胶进行硫化成型而形成。模具在闭模时容易在模具内残留空气。若在模具内残留有空气，则会产生硫化后的可挠性部件的形状歪曲、橡胶的硫化不均匀、不良率变高等问题。因此，在可挠性部件4的模具的内面通常形成有排气用的格子状的浅槽。

因此，在硫化后的可挠性部件4上，如图11所示，排气用的浅槽转印而在外表面上形成有格子状的凸条部15。凸条部15具有从可挠性部件4的中心轴A呈放射状形成的多个纵凸条部15a、以及在可挠性部件4的周向上隔开间隔而形成的多个横凸条部15b。

在本发明中，在空气弹簧1的可挠性部件4的外表面，可挠性部件4与上面板2互相摩擦的区域如图7所示，是不存在纵凸条部15a的纵凸条部非形成区域16(图中，纵凸条部非形成区域16表示为双点划线所围绕的区域。)，由此，能够使空气弹簧1的耐久性提高。

可挠性部件4与上面板2互相摩擦的区域可以通过可挠性部件4的外表面有无异常的来进行确认。即，可挠性部件4与上面板2的摩擦是由于上面板2和下侧部件3在水平方向上反复位移而产生的。由于这样的反复位移所引起的摩擦，首先，会使纵凸条部15a粘着化并磨损，粘着化扩散至纵凸条部15a周边。由于可挠性部件4的表面粘着化，并与上面板2摩擦，从而使表面凹凸化，最终产生擦刮磨损。

因此，可挠性部件4与上面板2互相摩擦的区域如后所述，实际上利用试验装置等使空气弹簧1反复在水平方向上位移后，能够在可挠性部件4的表面中，作为存在有粘着化、表面的凹凸化以及擦刮磨损等异常的范围而进行识别。

图3是表示搭载有本发明的空气弹簧1的铁路车辆17的概略图。如图所示，空气弹簧1以其左右方向与铁路车辆17的左右方向一致的方式设置在车身18与转向架19之间。图3所示的转向架是无摇枕(bolsterless)转向架，其具备支承框架23及旋转轴24，其中，所述支承框架23以可自由旋转的方式支承具有在轨道上滚动的左右一对车轮21的前后一对车轴22；所述旋转轴24用于以相对于车身18围绕上下轴心自由转动的方式保持支承框架23。在车身18的底面与支承框架23之间装有左右一对空气弹簧1、1。

在上述结构的铁路车辆17中，由于空气弹簧1具有各向异性，因此相较于左右方向，前后方向的位移量更大。通过空气弹簧1在前后方向上位移，上面板2的左右方向的倾斜面部6、和与该倾斜面部6相对的可挠性部件4会互相摩擦。

进一步地，如上所述，在无摇枕转向架中，由于以相对于车身18围绕上下轴心自由转动的方式保持支承框架23，因此在空气弹簧1上，在上面板2与下侧部件3之间会产生扭转。由于该扭转，也会使上面板2与可挠性部件4之间产生摩擦力。

实际上，可挠性部件4的摩擦所引起的故障，会在可挠性部件4的外表面中的、与在左右方向上存在的上面板的倾斜面部6抵接的区域产生。因此，作为纵凸条部非形成区域16，能够设定为可挠性部件4与在上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6抵接的区域。这样的本发明的空气弹簧1能够适宜用作各向异性空气弹簧、搭载在无摇枕转向架上的空气弹簧。

要在可挠性部件4上形成纵凸条部非形成区域16，可以和以往一样，采用在可挠性部件4的外表面的整个面上形成格子状的凸条部15后，再削除在设定为纵凸条部非形成区域16的区域内存在的纵凸条部15a的方法。不过，在该情况下，需要进行削除纵凸条部15a的作业。

作为其他方法，可以在可挠性部件4的成型模具的内面形成的格子状的排气用浅槽中，事先填埋用于转印而形成纵凸条部非形成区域16内的纵凸条部15a的浅槽，或者也可以从最开始就不形成。在该方法中，其优点在于不需要另外进行削除纵凸条部15a的作业。

然而，在上述方法中，在与在上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6的形状相应地，在可挠性部件4的周向上的宽范围内设定纵凸条部非形成区域16的情况下，会产生可挠性部件4成型时空气的排出变差，成型不良率变高的可能性。因此，在这样的情况下，可以如图4～图7所示，在将可挠性部件4区分为前后左右四个分区4a～4d时，将可挠性部件4的左右分区4b及4d与在所述上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6抵接的区域作为纵凸条部非形成区域16。此外，在图5及图6中，纵凸条部非形成区域16表示为双点划线所包围的阴影区域。

由此，能够防止可挠性部件成型时的空气排出变差，并良好地维持可挠性部件4的生产性。此外，可挠性部件4的前后左右四个分区4a～4d如图4所示，是指由假想垂直面等分的四个分区，在俯视观察可挠性部件4时，该假想垂直面在相对于通过可挠性部件4的中心A的前后轴从可挠性部件的中心A倾斜±45°的线上通过。

实施例

[空气弹簧的制作]

在本实施例中，实际制作上述实施方式所示的空气弹簧，并对其耐久性进行评价。具体地说，如图4～7所示，在将可挠性部件4区分为前后左右四个分区4a～4d时，将可挠性部件在左右分区4b及4d中与在上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6抵接的区域作为纵凸条部非形成区域16。而且，事先填埋了可挠性部件4的成型模具内的相应的浅槽以使该区域16内不存在纵凸条部15a，对可挠性部件4进行了硫化成型。对其安装上面板2及下侧部件3而制作空气弹簧1(实施例)。

与此相对地，除了基本的结构与实施例相同，如图11所示，使用未设置纵凸条部非形成区域16而呈格子状形成有凸条部15的可挠性部件4制作空气弹簧，并将其作为比较例。

[评价试验]

如图8所示，将空气弹簧1的上面板固定在摇动臂的前端(使上面板的左右方向与摇动臂延伸的方向一致而固定)，同时将下侧部件3固定在固定盘上，在可挠性部件内封入有规定的加压空气的状态下，使上面板2在相对于下侧部件3偏移40mm的状态(参照图8)下摇动。即，使空气弹簧在左右方向上偏移40mm的状态下在前后方向上摇动。其他的条件如下所述。

·从摇动臂旋转中心到上面板中心的距离：995mm；

·从摇动臂旋转中心到下侧部件中心的距离：955mm；

·振幅：±70mm；

·振动频率：0.5Hz。

[评价结果]

首先，作为预备评价，使用比较例的空气弹簧，在空气弹簧的上面板不在左右方向上偏移的中立状态、和偏移40mm的状态下进行评价，结果为偏移的状态的空气弹簧会在早期产生擦刮磨损。擦刮磨损的产生处，在图8中是可挠性部件的外表面中的、与外侧的倾斜面部抵接的部分。该擦刮磨损的形态及产生处与搭载在实际的铁路车辆上的空气弹簧的擦刮磨损相似。

即，相较于图9所示的空气弹簧处于中立状态时，如图10所示，空气弹簧在如下状态下产生了扭曲磨损，该状态为在偏移状态下可挠性部件与上面板之间的按压力变弱的状态。这表示，比起使可挠性部件与上面板坚固地紧贴，通过以较弱的力相互滑动，更容易以纵凸条部为起点产生扭曲磨损。因此，在评价试验中，以使上面板相对于下侧部件在左右方向上偏移40mm的条件进行了比较试验。

对实施例和比较例进行评价的结果为，在比较例中在2万次循环的摇动后产生了擦刮磨损，但在实施例中完全未确认到异常。根据以上结果，确认了通过将在可挠性部件的外表面中，与上面板的左右方向的倾斜面部抵接的区域作为不存在纵凸条部的纵凸条部非形成区域，能够使耐久性大幅提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不限于此，在不脱离发明的主旨的范围内可以进行各种变更来实施。例如，在本实施方式中，空气弹簧1使用了各向异性空气弹簧，但也可以使用前后方向及左右方向的倾斜面部均为相同形状的空气弹簧。

另外，在本实施方式中，将可挠性部件4的左右分区4b及4d与在上面板2的左右方向上形成的倾斜面部6抵接的区域作为纵凸条部非形成区域16，但也可以在不妨碍可挠性部件成型时的排气的范围内，去除纵凸条部非形成区域16以外的区域的纵凸条部15a的一部分，也可以不仅去除纵凸条部15a，还去除横凸条部15b。

在本实施方式及上述变形例中公开的构成要件可以进行互相组合，并能够通过组合而形成新的技术特征。