空气弹簧的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适合作为在铁道车辆等中将车辆悬架于台车的单元来使用的空气弹簧。
【背景技术】
[0002]已知如下这种空气弹簧，S卩，由具有上支撑部、配置于上支撑部的下方的下支撑部、及配备在从上支撑部到所述下支撑部的弹性材质的隔板而成的空气弹簧而言，已在专利文献I中公开。在专利文献I的空气弹簧中，分别是，上面板I相当于上支撑部，下面板2相当于下支撑部，并且筒状可挠膜体3相当于隔板。
[0003]近年来的铁道车辆，以使用具有不使用摇枕(bolster)的结构的台车，即，无摇枕的台车为主流，扭转应力频繁地作用于空气弹簧即隔板。作为被隔板的下支撑部支撑的部分的下胎圈部的直径小于被上支撑部支撑的上胎圈部，因此隔板扭转引起的扭转应力的负担将主要由下胎圈部承受。
[0004]因此，下胎圈承受部和下胎圈部因频繁的扭转应力而发生偏离运动、容易磨损、空气容易泄漏，从而导致寿命减少，其中下胎圈承受部是下支撑部的下胎圈部所嵌入安装的部分。另外，在强扭转应力作用的情况下，下胎圈部可能会从下胎圈承受部脱落。
[0005]因此，如专利文献2所公开，设置有用于相对于第二构件2S在水平方向上以可滑动的方式支撑环状被夹持部17的横向移动单元Y1，其中，环状被夹持部17相当于用于通过嵌入安装下胎圈部11而对其进行支撑的下胎圈承受部。通过采用该结构，将上述扭转应力分散为隔板3的变形和横向移动单元Yl的工作这两种，从而可使得尽量不发生下胎圈部与下胎圈承受部的偏尚运动。
[0006]现有技术文献:
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本国特开平5-196082号公报
[0009]专利文献2:日本国特开2002-187548号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]虽然通过采用专利文献2的横向移动单元，在一定程度上发挥了缓和下胎圈部与下胎圈承受部的偏离运动的效果，但也逐渐被指出了需要改善之处。
[0012]这是因为，用于使环状被夹持部17在一定范围内可径向滑动的横向移动单元的结构复杂，部件数量明显增加，从而导致成本增大，并且滑动部需要定期维护，而且可能会由多个O环20导致新的空气泄漏。因此，批量生产时存在很多问题，还有进一步改善的余地。
[0013]本发明的目的在于提供一种如下空气弹簧:通过重新研究下胎圈部和下胎圈承受部的支撑结构，从而即使在强扭转应力作用于使用无摇枕台车的铁道车辆等的隔板的情况下，也能够确切地抑制或防止下胎圈部与下胎圈承受部的偏离运动，且运作良好。
[0014]解决课题的方法
[0015]第一方面的发明为一种空气弹簧，其具有上支撑部1、配置于所述上支撑部I的下方的下支撑部2、及配备在从所述上支撑部I到所述下支撑部2的由弹性材料制成的隔板3，其特征在于，
[0016]下胎圈承受部K具有胎圈承受主体6和由弹性材料制成的弹性层9，其中，下胎圈承受部K用于支撑所述下支撑部2的所述隔板3的下胎圈部3b，在所述胎圈承受主体6中嵌入安装有所述下胎圈部3b，所述弹性层9介入安装于所述胎圈承受主体6与所述下支撑部2之间。
[0017]第二方面的发明是根据第一方面所述的空气弹簧，其特征在于，所述胎圈承受主体6形成为具有上下朝向的侧周壁6A和横向的底周壁6B的剖面呈大致“L”字形状的环状体，其中，所述侧周壁6A内接于所述下胎圈部3b，在所述底周壁6B载置安装有所述下胎圈部3b ο
[0018]第三方面的发明根据第二方面所述的空气弹簧，其特征在于，所述弹性层9形成为具有纵环部9A和横环部9B的剖面呈“L”字形状的环状体，其中，所述纵环部9A内接于所述侧周壁6A，所述横环部9B与所述底周壁6B的下表面6b接触。
[0019]第四方面的发明是根据第三方面所述的空气弹簧，其特征在于，所述下支撑部2具备剖面呈“L”字形状的环状结构部8，所述环状结构部8具有内接于所述纵环部9A的纵筒部8A和与所述横环部9B的下表面9b接触的圆板部SB。
[0020]第五方面的发明是根据第一方面所述的空气弹簧，其特征在于，所述弹性层9由橡胶材料制成。
[0021]第六方面的发明是根据第一方面所述的空气弹簧，其特征在于，其为所述上支撑部I被车辆支撑且所述下支撑部2由台车或台车侧的构件所支撑的铁道车辆用构件的空气弹簧。
[0022]发明的效果
[0023]根据第一方面的发明，在隔板发生扭转变形的情况下，不仅隔板自身发生弹性变形，在隔板的下胎圈部与下支撑部之间介入安装的下胎圈承受部的弹性层也会发生弹性变形。因此，由于因隔板的扭转变形产生的应力会分散到隔板的弹性和下胎圈承受部的弹性上，因此下胎圈部与胎圈承受主体之间的应力相比现有的减轻，从而能够在不减少寿命的情况下，尽量使下胎圈部和下胎圈承受部不产生偏离运动。
[0024]另外，就用于其的单元而言，因为仅仅用具有胎圈承受主体和弹性层的下胎圈承受部即可，所以不会存在部件数量的增加或结构的复杂等问题，还适合批量生产。
[0025]其结果能够提供一种，在强扭转应力作用于使用无摇枕台车的铁道车辆等的隔板的情况下，也能够确切地抑制或防止下胎圈部和下胎圈承受部的偏离运动，且运作良好的空气弹貪。
[0026]在这种情况下，如第二方面的发明，使下胎圈承受部的胎圈承受主体形成为具有内接于下胎圈部的上下朝向的侧周壁和载置安装有下胎圈部的横向的底周壁的、剖面呈大致“L”字形状的环状体时，有利于在下侧及径内侧这两侧牢固地保持下胎圈部。
[0027]另外，如第三方面的发明，如果使弹性层形成为具有内接于侧周壁的纵环部和与底周壁的下表面连接的横环部的、剖面呈“L”字形状的环状体，则有利于在下侧及径内侧这两侧牢固地保持胎圈承受主体，从而是有利的。
[0028]根据第四方面的发明，下支撑部具备剖面呈“L”字形状的环状结构部的结构，其中环状结构部具有内接于纵环部的纵筒部和、与横环部的下表面连接的圆板部，因此与剖面呈“L”字形状的环状结构部一体形成在下支撑部的情况相比，环状结构部的制作容易并且还不会导致下支撑部的形状的复杂化。因此，通过分为两个部件，反而可得到能够在生产率优异的状态下提供空气弹簧的优点。
[0029]另外，如第五方面的发明可提供一种，通过使弹性层为橡胶材质弹性层，可以实现功能及生产率优异的空气弹簧；如第六方面的发明，适用于铁道车辆的空气弹簧。
【附图说明】
[0030]图1是示出空气弹簧的结构的剖视图(实施方案I)。
[0031]图2是示出下胎圈承受部的放大剖视图。
[0032]图3是示出图1的空气弹簧处于扭转状态的实例的作用图。
[0033]图4是示出下侧胎圈的结构的主要部分的放大剖视图。
[0034]图5是示出胎圈芯-3P间应力与位移的关系图表的图。
[0035]图6是示出3P-4P间应力与位移的关系图表的图。
[0036]图7是示出下侧胎圈部的扭转角与位移的关系图表的图。
[0037]图8是示出空气弹簧的结构的剖视图(实施方案2)。
[0038]图9是示出现有的空气弹簧的剖视图。
【具体实施方式】
[0039]下面，对于根据本发明的空气弹簧的实施方案，参照附图对作为示例的铁道车辆用空气弹簧进行说明。此外，在“台车或台车侧的构件”中的“台车侧的构件”包括由台车直接支撑的构件如主轴体4、隔着某物(主轴体4或弹性部5等)由台车间接支撑的构件如下支撑部2。
[0040]〔实施方案I〕
[0041]如图1所示，空气弹簧A以组装到铁道车辆用悬架装置S的方式存在。悬架装置S具备空气弹簧A、层叠橡胶结构的弹性机构B、及防滑块C。弹性机构B的主轴体4由台车(省略图示)支撑，空气弹簧A的上支撑部I由铁道车辆(省略图示)支撑。
[0042]通常情况下，悬架是由空气弹簧A和弹性机构B发挥作用，然而放气等空气弹簧A呈无空气状态而收缩的紧急情况时，防滑块C发挥挡住并支撑下降下来的上支撑部I的功會K。
[0043]空气弹簧A具有:上支撑部1，其固定在载客车等的被支撑体(省略图示)并且以上下朝向的轴心P为中心呈大致圆板状；下支撑部2(台车或台车侧的构件的一例)，其具有圆盘状的上盖部2A和筒状的环部2B，且具有轴心Y ;及隔板3，其为配备在从上支撑部I到下支撑部2的橡胶(弹性材料的一例)材质的隔板，且大致呈横倒着的环状。在下支撑部2装备有配备在环部2B和隔板3之间并作为缓和机构发挥作用的下胎圈承受部K。
[0044]上支撑部I具备圆板状的上主体IA和筒状圆锥台形状的轮毂部1B，其中所述轮毂部IB以从上主体IA的中心部向上方突出的状态一体形成，且上支撑部I构成具有轴心P的、俯视时呈圆形的构件。在上主体IA的下表面侧装备有扁平的上滑动板10，并且在安装外周部Ia的下表面侧用螺栓固定着剖面形状为大致钩状的安装环14，其中安装外周部Ia为上主体IA的外周端部。
[0045]下支撑部2包括环部2B、上盖部2A、及外嵌装备于环部2B的下胎圈承受部K，并以具有上下朝向的轴心Y的状态隔着弹性机构B被台车(省略图示)支撑。环部2B由金属材料等硬质材料形成为具有朝向下方直径变大的倾斜内周面2b的纵向筒状。上盖部2A由金属材料等硬质材料形成为将盘子倒扣的形状，且通过螺栓固定与环部2B的上表面侧形成一体化。
[0046]在上盖部2A的上表面一体地装备有扁平的下滑动板7。上盖部2A和环部2B通过彼此嵌合的凹陷阶梯结构，以具有共同的轴心Y的状态，使用螺栓固定而一体地连结。
[0047]具有有效直径L的隔板3为具有作为上侧的大径侧周端部的上胎圈部3a、作为下侧的小径侧周端部的胎圈部3b、及主体部3c的弹性膜体，其也被称为波纹管。如图2所示，弹性膜体的隔板3为包括外侧的橡胶层(弹性材料层)15、内侧的橡胶层(弹性材料层)16、以及在所述两个橡胶层15、16之间的内外两层形成的补强帘线层17的多层结构。而且，下胎圈部3b具备由补强帘线层17包围的状态下的高强度的环状的芯材18。
[0048]上支撑部I和隔板3通过利用安装外周部Ia和安装环14将上胎圈部3a夹持保持成气密状态而形成一体化。通过在作为下胎圈承受部K的外侧的环状体的胎圈承受主体6嵌入安装下胎圈部3b，隔板3和下支撑部2以气密状态一体化。
[0049]因此，隔板3的内部空间以气密状态与外部隔绝，并由空气的压缩而产生缓冲作用(气垫)。此外，可以采用如下结构，即，通过使空气从弹性机构B的主轴体4的孔(省略附图标记)或轮毂部IB的孔(省略标记)出入，对空气弹簧A进行缓冲作用的软硬调节。
[0050]如图1所示，弹性机构B具有:主轴体4，其包括筒状的芯轴4A和环状圆板4B，并具有上下朝向的轴心X ;弹性部5，以具有与主轴体4相同(或基本相同)的轴心X的状态形成在主轴体4与环部2B之间。此外，主轴体4由台车(省略图示)