CN108238060A - 空气弹簧 - Google Patents

Abstract

技术问题：本发明的目的在于提供一种空气弹簧，其能够容易地分离为两个单元，并且能够容易地组装。解决手段：本发明的特征在于，具备：上面板(2)、下面板(3)、装在上面板(2)与下面板(3)之间的筒状的挠性部件(4)、以及安装于下面板(3)的弹性机构(5)，弹性机构(5)具有承受下面板(3)的承受部(13)，承受部(13)与下面板(3)承插式嵌合。

Description

空气弹簧

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆等车辆所使用的空气弹簧。

背景技术

以往，作为铁路车辆等所使用的空气弹簧，已知有如专利文献1的图5所示的空气弹簧，其具备：安装在车辆的车身上的上面板、配置在其下方的下面板、装在上面板与下面板之间的用加强帘线加强的橡胶制挠性部件(隔膜或气囊(bellows)等)、以及装在台车侧的支承框架与下面板之间的弹性机构。该弹性机构一般称为限位件，大多使用由橡胶层与钢板交替层叠而成的部件。

具有上述结构的空气弹簧通过如下方式搭载于车辆：将弹性机构安装在台车侧的支承框架上，以使设置在车身底面上的吸排气口的凹部与上面板的空心轴(凸起)嵌合的方式对准位置，并将车身载置于上面板。由此，能够进行车身与空气弹簧之间的空气的吸排气。在车辆维护时将车身从台车上抬起，从而车身与空气弹簧的上面板分离。

然而，在将车身与上面板分离后，使车身回到原来的位置时，需要以使设置在车身底面上的吸排气口的凹部与上面板的凸起嵌合的方式对准位置，并进行将车身载置在上面板上的作业，存在消耗劳力和时间的问题。

为了解决上述问题，使用将上面板螺丝固定于车身的底面的类型的空气弹簧，或使用将车身底面的一部分用作上面板、并通过安装环将挠性部件直接螺丝固定于车身的底面的类型的空气弹簧，由此，即使在车辆维护时，也能够维持车身的吸排气口与上面板的凸起的连接。

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

发明内容

(一)要解决的技术问题

然而，就将上面板螺丝固定于车身的底面的类型、或将车身底面的一部分用作上面板并通过安装环将挠性部件直接螺丝固定于车身底面的类型的空气弹簧而言，在车辆维护时将车身从台车上抬起时，需要进行取下螺丝固定于车身上的上面板的作业，或取下固定安装挠性部件的安装环的作业。

因此，针对上述问题，本发明的目的在于提供一种空气弹簧，其能够容易地分离为两个单元，并且能够容易地组装。

(二)技术方案

为了实现上述目的，作为本发明的一个实施方式的空气弹簧，其特征在于，具备：上面板、下面板、装在所述上面板与下面板之间的筒状的挠性部件、以及安装于所述下面板的弹性机构，所述弹性机构具有承受所述下面板的承受部，所述承受部与所述下面板以能够容易地装卸的方式承插式嵌合(インロー嵌合)。

根据上述实施方式，由于下面板与弹性机构的承受部以能够容易地装卸的方式承插式嵌合，因此能够容易地分离为：由上面板、挠性部件以及下面板组成的单元、和由弹性机构构成的单元这两个单元。进一步地，在组装两个单元时，由于下面板与挠性部件连接，因此即使未将下面板与弹性机构两者的中心轴严密地配合，也能够容易地进行组装。

进一步地，在上述实施方式基础上，还可以设置限制下面板与弹性机构的相对性的旋转的限制部件。这里，相对性的旋转是指：围绕中心轴的相对性的旋转。由此，能够防止在组装空气弹簧时、由于使用空气弹簧而发生的挠性部件的扭转(围绕中心轴的扭转)。

另外，也可以采用如下结构：由空气弹簧的上面板、挠性部件、以及下面板划分出空气室，空气室能够封入加压空气。即，通过将空气室做成气密结构，在使用空气弹簧时，能够将施加于空气室的全部负荷用作向弹性机构推压下面板的力，并能够将下面板更加牢固地卡定在弹性机构上。

上述实施方式的空气弹簧可以搭载于铁路车辆。具体而言，一种铁路车辆，其特征在于，具备：车身、台车、以及设置在所述车身与所述台车之间的上述实施方式的空气弹簧，所述空气弹簧能够分离为：与车身侧连接的上面板、挠性部件以及下面板、和与台车侧连接的弹性机构。根据上述实施方式的铁路车辆，在维护时能够容易地进行将车身抬起而从台车上分离的作业、以及将抬起的车身放回到台车上的作业。

尤其是在上面板由车身底面的一部分形成的情况下，从作为上面板的车身底面上取下挠性部件的上端部比较费工夫。因此，通过使空气弹簧可以分离，能够使作业性大幅提高。

(三)有益效果

根据上述本发明的一个实施方式的空气弹簧，由于下面板与弹性机构进行承插式嵌合，因此能容易地分离为：由上面板、挠性部件以及下面板组成的单元、和由弹性机构构成的单元这两个单元，并且能够容易地组装。

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纵截面图。

图2是表示使图1的空气弹簧分离的状态的纵端面图。

图3是表示搭载有图1的空气弹簧的铁路车辆的概略图。

图4是表示本发明的空气弹簧的第二实施方式的纵截面图。

图5是表示使图4的空气弹簧分离的状态的纵截面图。

图6是表示本发明的空气弹簧的第三实施方式的纵截面图。

图7是表示使图6的空气弹簧分离的状态的纵截面图。

图8是表示第一实施方式的空气弹簧的变形例的局部放大截面图。

附图标记说明

1-空气弹簧；2-上面板；2a-螺纹固定部；2b-凸起部；3-下面板；3a-胎圈承受部；4-挠性部件；4a、4b-胎圈部；5-弹性机构；6-安装环；7-空气室；8-弹性层；9-中间筒；11-中心材；12-外筒；12a-凸缘部；13-承受部(嵌合凸部)；14-嵌合凹部；15-铁路车辆；16-车身；17-车轮；18-台车；19-车轴；21-支承框架；22-旋转轴；23-空气室单元；24-硬质板；25-弹性材层；26-顶板；27-橡胶部；28-限制部件；29-圆锥孔。

具体实施方式

[第一实施方式]

接着，基于附图对本发明的第一实施方式进行说明。图1～2是表示作为本发明的铁路车辆用空气弹簧的第一实施方式的纵截面图。图1表示弹性机构的承受部与下面板承插式嵌合的状态，图2表示弹性机构的承受部与下面板分离的状态。

在本实施方式中，车身的底面的一部分被用作上面板。即，空气弹簧1具备：由车辆的车身底面的一部分构成的上面板2、在其下方配置的下面板3、装在上面板2与下面板3之间的筒状的挠性部件4、以及装在下面板3与台车的支承框架之间的弹性机构5。

在本实施方式中，使用曼(MAN)型的橡胶制气囊(bellows)作为挠性部件4。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层叠橡胶构成，在挠性部件4的上端部以及下端部形成有厚壁的胎圈部4a、4b，该胎圈部4a、4b是通过向胎圈芯卷绕加强橡胶层而形成。

下面板3由金属材料形成为圆盘状。在下面板3上形成有朝向上面板2突出的圆筒形状的胎圈承受部3a。挠性部件4的上端侧胎圈部4a以被夹在安装环6与上面板(车身的底面)2之间的方式被螺丝固定。下端侧胎圈部4b嵌入于胎圈承受部3a并被固定于下面板3。

由此，通过上面板2、挠性部件4以及下面板3划分出呈气密状的空气室7。在上面板2上形成有未图示的空气的吸排气口，空气室7以能够封入加压空气的方式形成。在本实施方式中，下面板3采用了将空气室7与弹性机构5之间的空气的流通遮挡的结构，但不限于此，也可以采用在下面板3上形成贯通孔并能够通过弹性机构5对空气室进行吸排气的结构。

弹性机构5采用了弹性层8与中间筒9交替层叠而成的层叠橡胶结构，弹性层8和中间筒9与中心材11及外筒12一体地硫化成型。具体而言，中心材11形成为上部形成为圆锥筒状的圆筒状，在其外周的全周上用橡胶材料设置有弹性层8，其截面形成为“ハ”字状。在弹性层8的外周侧配置有外形为圆锥台形状的由金属等硬质材料制成的圆锥筒状的中间筒9。这样，采用弹性层8与中间筒9交替配置而成的层叠橡胶结构，并配置有形成为圆锥筒状的外筒12作为最外层。由此，形成所谓的圆锥限位件。

在外筒12的外周面的上部，在径向上向外设置有凸缘部12a。由该凸缘部12a、和位于比凸缘部12a更靠上方的外筒上端部形成承受下面板的承受部(以下称嵌合凸部)13。另一方面，在下面板的底面上形成有嵌合凸部13可以承插式嵌合的嵌合凹部14。这里，承插式嵌合是指：嵌合凸部13的外径与嵌合凹部14的内径大致相等的嵌合。

这样，下面板3通过承插式嵌合而卡定在弹性机构5上。嵌合凸部13与嵌合凹部14的阶梯面可以是垂直面，但在本实施方式中是圆锥面。由此，能够使下面板3与弹性机构5顺利且无间隙地嵌合。另外，也可以在下面板3的底面形成嵌合凸部，并在弹性机构侧形成嵌合凹部。

下面板3与弹性机构5仅通过承插式嵌合而被卡定，而不使用螺栓/螺母这样的紧固方式等。然而，在将空气弹簧1搭载在铁路车辆上使用时，由于车身的负荷通过空气弹簧1施加于下面板3，因此会始终作用有向下推压下面板3的力，因此在通常的使用状态下，不存在下面板3从弹性机构5脱落的危险。

尤其是在本实施方式中，由上面板2、挠性部件4、以及下面板3划分出的空气室7以可以封入加压空气的方式形成。由此，在使用空气弹簧1时，能够将施加于空气室7的全部负荷用作向弹性机构5推压下面板3的力。因此，能够将下面板3更加牢固地卡定于弹性机构5。如上所述，在本实施方式中，下面板3与弹性机构5仅通过承插式嵌合而被卡定，但也可以与螺栓/螺母这样的固定方式一并使用。

图3是表示搭载有本实施方式的空气弹簧的铁路车辆的概略图。铁路车辆15具备：车身16、具有车轮17的台车18、以及设置在车身16与台车18之间的空气弹簧1。台车18是无承梁(bolsterless)台车，其具备支承框架21以及旋转轴22，其中，所述支承框架21对具有在轨道上滚动的左右一对车轮17的前后一对车轴19可自由旋转地支承，所述旋转轴22用于将支承框架21相对于车身16以可围绕上下轴心P自由旋转的方式保持。在车身16的底面与支承框架21之间装有左右一对空气弹簧1、1。

在对具有上述结构的铁路车辆15进行维护的情况下，通过保持挠性部件4被固定的状态而将车身16抬起，能够将车身16从旋转轴22上取下，并且能够如图2所示那样简单地分离为：由上面板2、挠性部件4以及下面板3组成的单元23(以下称空气室单元)、和由弹性机构5构成的单元。

由此能够将车身16与台车18分离，并能够容易地进行维护作业。另外，空气弹簧1即使分离为空气室单元、和由弹性机构所构成的单元，也可保证空气室单元23的气密性，因此能够容易地进行空气弹簧1的组装作业。具体而言，在维护完成时，将车身16插入旋转轴22，在车身16从台车18浮起的状态下，使下面板3与弹性机构5承插式嵌合。之后，通过使车身16完全下降至台车18上，从而完成空气弹簧1的组装。如上所述，在上面板由车身底面的一部分形成的情况下，将固定挠性部件4的上端胎圈部4a的安装环6取下比较费工夫。因此，通过使空气弹簧能够分离，从而能够使作业性大幅提高。

[第二实施方式]

图4～图5是表示空气弹簧的第二实施方式的纵截面图。图4表示弹性机构的承受部与下面板承插式嵌合的状态，图5表示弹性机构的承受部与下面板分离的状态。本实施方式与第一实施方式的不同点是：在本实施方式中未将车身的底面的一部分用作上面板，而是使用在车身的底面之外另设的上面板；以及，弹性机构(限位件)的种类不同，其他的结构与第一实施方式相同。此外，为了方便，对具有与第一实施方式中说明的部件相同的功能的部件，标注了相同的符号。

如图4所示，在本实施方式中，使用了圆板状的上面板2。挠性部件4的上端侧胎圈部4a以被夹在安装环6与上面板2之间的方式被螺丝固定。而且，下端侧胎圈部4b嵌入于胎圈承受部3a并被固定于下面板3。

弹性机构5具有金属制且呈环状的硬质板24和橡胶制且呈环状的弹性材层25在垂直方向上交替层叠而成的层叠橡胶结构，且在最上层安装有作为硬质板的顶板26。在本实施方式中，顶板26作为承受下面板3的承受部13发挥作用。即，顶板26成为嵌合凸部13，在下面板3的底面形成有嵌合凸部13能够进行承插式嵌合的嵌合凹部14。通过使下面板3与弹性机构5承插式嵌合来组装空气弹簧1。

在上面板2的外周面上180°方向上的两处，在径向上向外突出设置有螺纹固定部2a。通过以将在上面板2中央形成的凸起部2b嵌合于在车身形成的凹状的吸排气口(未图示)的状态，用螺丝将螺纹固定部2a螺丝固定于底面从而将上面板2安装于车身底面。

在对搭载有空气弹簧1的铁路车辆进行维护的情况下，通过保持上面板2被固定的状态而将车身抬起，从而能够如图5所示那样简单地分离为空气室单元23、和由弹性机构5构成的单元。因此，能够省去取下上面板2的工夫，并且一旦从车身取下上面板2的情况下，也不需要进行用于确保凸起部2b与吸排气口周边的气密性的维护，能够提高作业性。

[第三实施方式]

图6～图7是表示空气弹簧的第三实施方式的纵截面图。图6表示弹性机构的承受部与下面板承插式嵌合的状态，图7表示弹性机构的承受部与下面板分离的状态。本实施方式与第二实施方式的不同点是：在本实施方式中，使用了橡胶制的隔膜作为挠性部件，并与之相应地对上面板的形状以及下面板的形状进行了变更，其他的结构与第二实施方式相同。

如图6所示，在本实施方式中，在上面板2形成有橡胶部27，抑制了作为挠性部件4的隔膜的水平方向的位移。此外，与第二实施方式同样地，在上面板2的外周面上180°方向上的两处突出设置有螺纹固定部2a。另外，弹性机构5采用层叠橡胶结构，最上层的顶板26作为承受下面板2的承受部13发挥作用。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不受其限制，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变更而实施。例如，在第一～第三实施方式中，对下面板与弹性机构仅通过承插式嵌合而被卡定的情况进行了说明，但也可以设置限制下面板与弹性机构的相对性的旋转的限制部件。

具体而言，图8示出在第一实施方式的空气弹簧上设置有限制部件的变形例。如图所示，在本变形例中，设置有贯通进行了承插式嵌合的下面板3与弹性机构5的圆锥孔29，在该圆锥孔29中插入有楔形的销作为限制部件28。由此，能够防止在组装空气弹簧时、由于使用空气弹簧而发生的挠性部件的扭转(围绕中心轴的扭转)。

另外，虽然在第一～第三实施方式中是对在承受部侧形成卡合凸部、在下面板侧形成卡合凹部的形态进行了说明，但是当然不限于此，也可以是在承受部侧形成卡合凹部、在下面板侧形成卡合凸部并使两者承插式嵌合。

可以对第一实施方式～第三实施方式以及上述变形例所公开的构成要件进行相互组合并通过进行组合来形成新的技术性特征。

Claims (5)

1.一种空气弹簧，其特征在于，具备：上面板、下面板、装在所述上面板与下面板之间的筒状的挠性部件、以及安装于所述下面板的弹性机构，所述弹性机构具有承受所述下面板的承受部，所述承受部与所述下面板以可以装卸的方式承插式嵌合。

2.根据权利要求1所述的空气弹簧，其特征在于，设置有限制所述下面板与弹性机构的相对性的旋转的限制部件。

3.根据权利要求1或2所述的空气弹簧，其特征在于，由所述上面板、挠性部件、以及下面板划分出空气室，所述空气室以能够封入加压空气的方式形成。

4.一种铁路车辆，其特征在于，具备：车身、台车、以及设置在所述车身与所述台车之间的权利要求1～3中任一项所述的空气弹簧，所述空气弹簧能够分离为：与车身侧连接的上面板、挠性部件以及下面板、和与台车侧连接的弹性机构。

5.根据权利要求4所述的铁路车辆，其特征在于，所述上面板由所述车身的一部分形成。