空气弹簧及其组装方法与流程

本发明涉及一种车辆装配用的空气弹簧，其具备上表面板及下侧部件。

背景技术：

以往，作为用于铁道车辆等车辆的空气弹簧，已知有一种空气弹簧，如专利文献1的图5所示那样，其具备：安装于车辆的车体的上表面板、在该上表面板下方配置于转向架侧的下侧部件、以及在上表面板及下侧部件进行配备的橡胶制筒状的挠性部件(隔膜、波纹管等)。下侧部件具备：供隔膜的下端部嵌装的下表面板、以及夹装于下表面板与转向架框架之间的弹性机构。弹性机构一般被称为止动件，多采用在顶板与底板之间夹设有层叠橡胶的结构，其中，所述层叠橡胶是在多个弹性体层之间夹入并层叠钢板而成的。

当将上述结构的空气弹簧装配于车辆时，有时预先规定了上表面板相对于车体的朝向、以及下侧部件相对于转向架框架的朝向。在这种情况下，空气弹簧需要以空气弹簧的中心轴为中心，而使上表面板与下侧部件的相对位置关系成为预先规定的位置关系(相位关系)。如果该上表面板与下侧部件的相对位置关系发生偏移，则会产生无法将空气弹簧安装于车辆这样的问题。

为了解决上述问题，可以在组装空气弹簧时使用组装用夹具。图13～图15是表示使用组装用夹具来组装空气弹簧的步骤的图。如图13所示，组装用夹具具备：对下侧部件3进行定位并进行载置的基座部31、以及形成于基座部31的左右两侧的一对引导部32、32。引导部32具有以向基座部31的侧方伸出的方式设置的基部33、以及从基部33的前端部垂直地直立设置的杆部34。

在向载置于基座部31的下侧部件3嵌装了筒状的挠性部件4的下端部之后，将处于通过第一定位部件51进行了定位的状态的安装环18安装于挠性部件4的上端部。在安装环18上沿着相距中心的同一圆周等间隔地形成有多个螺丝孔21。第一定位部件51具有：在细长的板状的主体部的两端形成的可供左右的杆部34、34插通的一对引导孔52、52；以及能够与形成于安装环18的螺丝孔21嵌合的多个销部53。第一定位部件51在通过向螺丝孔21插入销部53而与安装环18结合的状态下使杆部34插入引导孔52。由此，能够在使安装环18的螺丝孔21相对于下侧部件3进行了定位的状态下向挠性部件4的上端部进行安装。

在将安装环18安装于挠性部件4的上端部之后，将第一定位部件51从引导部32取下，并如图14所示那样，将安装有第二定位部件61的上表面板2载置于安装环18上。在上表面板2沿着相距中心的同一圆周等间隔地形成有多个贯通孔22，且设置为能够使全部的螺丝孔21与贯通孔22重合。第二定位部件61呈平板状，且具有：能够使上表面板2的凸台部6嵌入的中心孔部62；可供左右的杆部34、34插通的一对引导孔63、63；以及对位部64，该对位部64设置为与形成于上表面板2的对位用固定部10的一部分形状相同。

第二定位部件61在使上表面板2的凸台部6嵌通于中心孔部62的状态下使杆部34插入引导孔63。而且，能够如图15所示那样，使对位部64与上表面板2的对位用固定部10重合来进行对位，从而能够使上表面板2相对于安装环18及下侧部件3进行定位。在该状态下，能够通过使螺丝23从上表面板2的上方穿过贯通孔22螺合于螺丝孔21来组装空气弹簧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平成10-288236号公报

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

但是，在使用了上述组装用夹具的空气弹簧的组装方法中，需要将第一定位部件从引导部上取下，并更换为第二定位部件来进行上表面板的定位，有时会在该第一定位部件与第二定位部件的更换期间，引导部的杆部与基座部的位置关系发生偏移，由此产生上表面板与下侧部件的相对位置关系发生偏移的可能性。而且也存在如下问题：上表面板与下侧部件的相对位置关系发生了偏移的组装不良的空气弹簧和上表面板与下侧部件的相对位置关系正常的空气弹簧在外观上难以区分，导致不良检查费时。

因此，本发明的目的在于提供一种空气弹簧及其组装方法，其能够抑制上表面板与下侧部件的相对位置关系发生偏移，并且能够抑制在组装后的空气弹簧中混入组装不良品的可能性。

(二)技术方案

为了实现上述目的，作为本发明的一个方式的空气弹簧，其特征在于，具备：上表面板、下侧部件、夹装于所述上表面板与下侧部件之间的筒状的挠性部件、将所述挠性部件的上端部固定安装于所述上表面板的安装环、以及对所述安装环和所述上表面板进行紧固的多个紧固部，所述空气弹簧具备容许部，该容许部仅在所述安装环和所述上表面板以所述空气弹簧的中心轴为中心而相对地处于特定的位置关系时，容许所述安装环与所述上表面板的适当的紧固。

可以是，所述多个紧固部具备多组将在所述安装环及上表面板中的一方形成的螺丝孔、在另一方形成的贯通孔、以及穿过所述贯通孔螺合于所述螺丝孔的螺丝作为一组的紧固部，所述多个紧固部中的至少一组紧固部的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径设置成与其它组的紧固部的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径不同，所述至少一组紧固部作为所述容许部发挥功能。

另外，可以是，所述多个紧固部具备多组将在所述安装环及上表面板中的一方形成的螺丝孔、在另一方形成的贯通孔、以及穿过所述贯通孔螺合于所述螺丝孔的螺丝作为一组的紧固部而成，在所述安装环及上表面板沿着以空气弹簧的中心轴为中心的同一圆周，等间隔地设置多个紧固部的设定位置，所述多个紧固部中的至少一组紧固部配置于从所述设定位置起沿所述空气弹簧的半径方向和/或空气弹簧的周向偏移的位置，其它组的紧固部配置于所述设定位置，所述至少一组紧固部作为所述容许部发挥功能。

另外，可以是，所述容许部具备在所述安装环及上表面板中的一方形成的凸部、以及在另一方形成的凹部，仅在所述安装环和所述上表面板以所述空气弹簧的中心轴为中心而相对地处于特定的位置关系时，所述凸部与所述凹部嵌合。

作为一种组装空气弹簧的方法，其中，所述空气弹簧具备：上表面板、下侧部件、夹装于所述上表面板与下侧部件之间的筒状的挠性部件、将所述挠性部件的上端部固定安装于所述上表面板的安装环、以及对所述安装环和所述上表面板进行紧固的多个紧固部，组装空气弹簧的方法可以是，在所述空气弹簧上设置有容许部，该容许部仅在所述安装环和所述上表面板以所述空气弹簧的中心轴为中心而相对地处于特定的位置关系时，容许所述安装环与所述上表面板的适当的紧固，在将所述挠性部件的下端部安装于所述下侧部件之后，以对所述安装环和所述上表面板适当地进行了紧固后的所述上表面板与所述下侧部件的相对位置关系成为预先规定的位置关系的方式来调整所述容许部的位置，并将所述安装环安装于所述挠性部件的上端部，之后对所述安装环和所述上表面板适当地进行紧固。

(三)有益效果

根据上述本发明的一个方式的空气弹簧，具备容许部，该容许部仅在安装环和上表面板以空气弹簧的中心轴为中心而相对地处于特定的位置关系时，容许安装环与上表面板的适当的紧固，因此，在组装用夹具中，如果将安装环在利用第一定位部件进行了定位的状态下向下侧部件进行安装，则不必使用第二定位部件。因而，能够抑制由于第一定位部件与第二定位部件的更换而引起的上表面板与下侧部件的相对位置关系的偏移。

另外，仅在安装环和上表面板相对地处于特定的位置关系时，容许部容许安装环与上表面板的适当的紧固，因此，无法在上表面板与下侧部件的相对位置关系发生了偏移的状态下在外观上适当地组装空气弹簧，能够抑制在组装后的空气弹簧中混入组装不良品的可能性。

附图说明

图1是表示本发明的空气弹簧的第一实施方式的俯视图。

图2是表示沿着图1的空气弹簧的a-a线的剖视图。

图3是被图2的圆包围的b部分的放大图。

图4是表示装配了本发明的空气弹簧的铁道车辆的概要图。

图5是表示本发明的空气弹簧的组装工序的图，是表示将下侧部件载置于组装用夹具的状态的图。

图6是表示在将挠性部件安装于图5的下侧部件之后，将利用定位部件进行了定位的安装环设置于组装用夹具并安装于挠性部件的状态的图。

图7是表示从图6的安装环取下了定位部件的状态的图。

图8是表示将上表面板对准并安装于图7的安装环的状态的图。

图9是表示将图8的上表面板载置于安装环之后的状态的图。

图10是表示本发明的空气弹簧的第二实施方式的俯视图。

图11是表示本发明的空气弹簧的第二实施方式的变形例的俯视图。

图12是表示本发明的空气弹簧的第三实施方式的俯视图。

图13是表示现有的空气弹簧的组装工序的图，是表示将利用第一定位部件进行了定位的安装环设置于组装用夹具并安装于挠性部件的状态的图。

图14是表示取下图13的第一定位部件，并将安装有第二定位部件61的上表面板2设置于组装用夹具的状态的图。

图15是表示对图14的第二定位部件和上表面板进行了对位的状态的图。

附图标记说明

1-空气弹簧；2-上表面板；3-下侧部件；4-挠性部件；5-主体部；6-凸台部；7-贯通孔；8-固定部；9-弹性机构；10-对位用固定部；11-下表面板；12-支撑部件；13-轴部；14-定位用孔；18-安装环；19-紧固部；19a-一组紧固部；19b-其它组的紧固部；21-螺丝孔；22-贯通孔；23-螺丝；29-容许部；31-基座部；32-引导部；33-基部；34-杆部；35-销；36-定位部件；37-引导孔；38-嵌合部；39-销部；39a-一个销部；39b-其它销部；41-凸部；42-凹部；p-空气弹簧中心轴。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1是表示作为本发明的空气弹簧的铁道车辆用的空气弹簧的实施方式的俯视图。图2是沿着图1的空气弹簧的a-a线的剖视图，图3是图2中的圆所包围的b部分的放大图。

如图1～图3所示，本实施方式的空气弹簧1具备：上表面板2、配置于上表面板2下侧的下侧部件3、以及位于上表面板2与下侧部件3之间的筒状的挠性部件4。上表面板2具有：形成为大致圆板状的主体部5；形成于主体部5的中央部并能够与车体嵌合的筒状的凸台部6；以及固定部8、10，该固定部8、10从主体部5的外缘部向半径方向外方突出设置且具有螺丝固定用的贯通孔7。固定部10作为对齐上表面板2的前后左右的方向并向车体进行固定的对位用的固定部，形成为与其它的固定部8不同的形状(俯视呈矩形状)、大小。

下侧部件3具备：弹性机构9、安装于弹性机构9的顶部的圆盘状的下表面板11、以及安装于弹性机构9的底部的圆板状的支撑部件12。在支撑部件12的中央，轴部13朝向下方垂直设置，能够与转向架嵌合。另外，在支撑部件12形成有定位用孔14，其能够与设置于转向架的定位用销嵌合。

弹性机构9具备：中心材料15、外筒16、夹设于中心材料15与外筒16之间的弹性层17，弹性层17是弹性材料层17a和中间筒17b交替层叠的结构，并与中心材料15及外筒16一起硫化成型为一体。具体而言，中心材料15形成为有盖圆筒状，所述有盖圆筒状形成为锥形筒状，遍及其外周的整周而由橡胶材料设置有弹性材料层17a，且剖面形成为八字状。由此，形成有所谓的圆锥形止动件。中心材料15、外筒16以及中间筒17b由金属等硬质材料构成。

作为弹性机构9，只要具备层叠橡胶结构并具有作为止动件的功能即可，也能够使用弹性材料层和硬质板在顶板与底板之间交替地水平层叠而成的层叠橡胶。另外，作为下侧部件3，也能够设为除去了弹性机构9的结构。

挠性部件4由以埋设有增强帘线的增强橡胶层为中间层的筒状层叠橡胶构成，在挠性部件4的上端部及下端部形成有在胎圈芯上缠绕了增强橡胶层而成的厚壁的胎圈部。作为挠性部件4，具体而言可使用隔膜、波纹管。挠性部件4的上端部经由安装环18而利用对安装环18和上表面板2进行紧固的多个紧固部19气密地固定安装于上表面板2，挠性部件4的下端部气密地外嵌于下表面板11。

如图3所示，多个紧固部19是通过将形成于安装环18的螺丝孔21、形成于上表面板2的贯通孔22、穿过贯通孔22螺合于螺丝孔21的螺丝23作为一组并具备多组而构成的。具体而言，沿着以空气弹簧1的中心轴p为中心的同一圆周，等间隔地形成有多个紧固部19。在本实施方式中设置有18个紧固部19。

图4是表示装配了本发明的空气弹簧1的铁道车辆24的概要图。如图示那样，空气弹簧1设置于车体25与转向架26之间。转向架26具备：在轨道上滚转的左右一对车轮27、27；以及使一对车轮27、27前后配置的支撑框架28。在车体25的底面与支撑框架28之间夹装有左右一对的空气弹簧1、1。

在转向架26的支撑框架28上，设置有能够嵌合支撑部件12的轴部13的凹部(未图示)，在凹部的附近直立设置有支撑部件12的定位用销(未图示)，并能够嵌合支撑部件12的定位用孔14。在车体25的底面设置有能够嵌合凸台部6的凹状的凸台承受部(未图示)，在凸台承受部的周围形成有能够与上表面板2的固定部8、10的贯通孔7重合的未图示的螺丝孔，并能够利用螺栓等螺丝类将上表面板2螺丝固定于车体25底面。

因此，当将支撑部件12的定位用孔14与定位用销嵌合，并且将上表面板2的固定部8的贯通孔7准确对准车体25底面的螺丝孔而将空气弹簧1装配于车辆24时，如图1所示，当俯视空气弹簧1时，以中心轴p为中心，上表面板2与下侧部件3的相对位置关系成为预先规定的位置关系(相位关系)。

即，空气弹簧1虽然能够以空气弹簧1的中心轴p为中心而在各种位置关系(相位关系)的状态下组装上表面板2和下侧部件3，但是为了将空气弹簧1准确安装于车辆24，则需要使空气弹簧1组装后的上表面板2和下侧部件3以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于预先规定的位置关系。

于是，为了使空气弹簧1组装后的上表面板2和下侧部件3的相对位置关系成为预先规定的位置关系，在空气弹簧1组装时，需要使安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系来对二者进行紧固。

因此，在本实施方式中，空气弹簧1设置有容许部29，该容许部29仅在安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系时，容许安装环18与上表面板2的适当的紧固。通过对安装环18和上表面板2适当地进行紧固，从而能够将挠性部件4的上端部气密地固定安装于上表面板2。

具体而言，是使多组紧固部19中的一组紧固部19a的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径与其它十七组的紧固部19b的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径不同。即，使得紧固部19a的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径比紧固部19b的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径小或者大，并将该一组紧固部19a作为容许部29。此外，在本实施方式中，是使紧固部19a的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径比紧固部19b的螺丝孔径、贯通孔径以及螺丝直径小。

在本实施方式中，是将一组紧固部19a作为容许部29，但是不限于此，也可以使紧固部19a为多组而作为容许部29。在这种情况下，作为容许部29的多组紧固部19a需要以如下方式配置：仅在上表面板2与下侧部件3相对地处于特定的位置关系时，容许安装环18与上表面板2的适当的紧固。

在上述结构中，只要不是构成容许部29的贯通孔22和螺丝孔21以相对的方式重合并利用螺丝直径较小的螺丝23进行紧固，且对于其它的紧固部19b利用螺丝直径较大的螺丝23进行紧固，就无法使全部的紧固部19适当地紧固。换言之，如果能够通过目视确认全部的紧固部19适当地进行了紧固，就证明了安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系，从而能够抑制在组装后的空气弹簧1中混入组装不良品的可能性。

对上述空气弹簧1的组装方法进行说明。如图5所示，组装用夹具具备：对下侧部件3进行定位并进行载置的基座部31、以及形成于基座部31的左右两侧的一对引导部32、32。引导部32具有以向基座部31的侧方伸出的方式设置的基部33、以及从基部33的前端部垂直地直立设置的杆部34。

在基座部31的中央形成有能够嵌合下侧部件3的支撑部件12的轴部13的凹部(未图示)，另外，在基座部31的凹部的附近直立设置有能够与支撑部件12的定位用孔14嵌合的销35。将该销35当做形成于支撑框架28的定位用销来形成。因而，通过使定位用孔14与销35嵌合，从而能够使下侧部件3相对于引导部32进而相对于转向架26定位。

在向载置于基座部31的下侧部件3嵌装了挠性部件4的下端部之后，如图6所示，将处于通过定位部件36进行了定位的状态的安装环18安装于挠性部件4的上端部。在安装环18上沿着相距中心的同一圆周等间隔地形成有多个螺丝孔21。定位部件36具备：引导孔37、37，其形成于细长的板状的主体部的两端，并且可供左右的杆部34、34插通；以及剖面为大致倒u字形状的嵌合部38，其从上方嵌合沿直径方向对置的安装环18的上端部部分的两处。

在嵌合部38的顶面朝向下方形成有销部39，其能够与形成于安装环18的螺丝孔21嵌合。在两处嵌合部38、38共形成有六个销部39，其中的一个销部39a与作为容许部29的紧固部19a的螺丝直径相匹配地成为不同于其它销部39b的直径(在本实施方式中，销部39a的直径比销部39b小)。通过使用上述结构的定位部件36，从而能够进行构成容许部29的螺丝孔21的定位并且将安装环18安装于挠性部件4。

如图7所示，在从引导部32取下了定位部件36的状态下，构成容许部29的小径的螺丝孔21相对于下侧部件3定位。并且，不使用第二定位部件，而是如图8所示那样，以使构成容许部29的小径的贯通孔22与构成容许部29的小径的螺丝孔21相对的方式进行重叠而将上表面板2载置于安装环18。由此，安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系(参照图9)。

之后，作为容许部29的紧固部19a利用小径的螺丝23进行螺丝固定，其它的紧固部19b利用大径的螺丝23进行螺丝固定。由此，能够对安装环18和上表面板2适当地进行紧固。按照上述步骤进行了组装的空气弹簧1使上表面板2和下侧部件3以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于预先规定的位置关系，并能够安装于车辆24。

如以上详细说明的那样，本发明的空气弹簧的组装方法的特征在于，在空气弹簧1上设置有容许部29，该容许部29仅在安装18环和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系时，容许安装环18与上表面板2的适当的紧固，在将挠性部件4的下端部安装于下侧部件3之后，以对安装环18和上表面板2适当地进行了紧固后的上表面板2与下侧部件3的相对位置关系成为预先规定的位置关系的方式来调整容许部29的位置，并且将安装环18安装于挠性部件4的上端部，之后对安装环18和上表面板2适当地进行紧固。

具体而言，容许部29分别在安装环18及上表面板2具备构成容许部29的结构部件，且对设置于安装环18的容许部29的结构部件的位置进行调整并将安装环18安装于挠性部件4的上端部。之后，通过使设置于上表面板2的容许部29的结构部件、与设置于安装环18的容许部29的结构部件以彼此相对的方式重叠，从而能够对安装环18和上表面板2适当地进行紧固。由此，作为组装用夹具使用的定位部件36仅有一种即可，不必更换定位部件，因此能够抑制上表面板2与下侧部件3的相对位置关系发生偏移。

[第二实施方式]

图10是表示本发明第二实施方式的空气弹簧的俯视图。在本实施方式中，特征在于，在安装环18及上表面板2沿着以空气弹簧1的中心轴p为中心的同一圆周，等间隔地设置多个紧固部19的设定位置，多个紧固部19中的至少一组紧固部19a配置于从设定位置起沿空气弹簧1的半径方向和/或空气弹簧的周向偏移的位置，其它组的紧固部19b配置于设定位置，且至少一组紧固部19a作为容许部29发挥功能，其它的结构与第一实施方式相同。此外，构成紧固部19a的螺丝孔21、贯通孔22以及螺丝23的大小与其它紧固部19b相同。

如图10所示，在本实施方式中，一组紧固部19a配置于从设定位置起向半径方向内方偏移了距离x的位置，但是不限于此，也可以使多组紧固部19a成为容许部29。在这种情况下，作为容许部29的多组紧固部19a需要以如下方式配置：仅在上表面板2与下侧部件3相对地处于特定的位置关系时，容许安装环18与上表面板2的适当的紧固。

根据上述结构，仅在安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系时，才能够对全部的紧固部19适当地紧固安装环18和上表面板2。此外，在本实施方式中，紧固部19a配置于从设定位置起向半径方向内方偏移了距离x的位置，但是不限于此，也可以如图11所示那样，配置于从设定位置起沿周向偏移了距离x的位置，也可以配置于沿半径方向及周向双方向偏移的位置。

[第三实施方式]

图12是表示本发明第三实施方式的空气弹簧的俯视图。在本实施方式中，特征在于，作为容许部而具备：在安装环18及上表面板2中的一方形成的凸部；以及在另一方形成的凹部，当安装环18与上表面板2适当地进行了紧固时凹部与凸部卡合，其它的结构与第一实施方式相同。

如图12所示，在本实施方式中，作为容许部29，在安装环18形成有凸部41，并且在上表面板2形成有作为凹部42的贯通孔。根据上述结构，仅在安装环18和上表面板2以空气弹簧1的中心轴p为中心而相对地处于特定的位置关系时，才能够对全部的紧固部19适当地紧固安装环18和上表面板2。此外，在本实施方式中，作为容许部29而设置有一对的凸部41及凹部42，但是不限于此，也能够设置多对的凸部41及凹部42。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的范围并不限定于此，能够在不脱离发明主旨的范围内加以各种变更进行实施。例如，在本实施方式中，在安装环18形成螺丝孔21，并在上表面板2形成贯通孔22，使用螺丝23从上表面板侧进行螺丝固定，但是不限于此，也可以在安装环18形成贯通孔22，并在上表面板2形成螺丝孔21，从安装环侧进行螺丝固定。另外，本发明的空气弹簧不限于铁道车辆，也能够用于卡车、公交车等汽车。

在本实施方式及上述变形例中公开的结构要件能够相互组合，并能够通过组合而形成新的技术特征。