特許 7014562 空気ばね

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-24

(45)【発行日】2022-02-01

(54)【発明の名称】空気ばね

(51)【国際特許分類】

   F16F 9/32 20060101AFI20220125BHJP

   F16F 9/04 20060101ALI20220125BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

F16F9/32 V

F16F9/04

C08J5/04 CEQ

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017202247

(22)【出願日】2017-10-19

(65)【公開番号】P2019074181

(43)【公開日】2019-05-16

【審査請求日】2020-09-24

(73)【特許権者】

【識別番号】517413605

【氏名又は名称】ニッタ化工品株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106024

【弁理士】

【氏名又は名称】稗苗 秀三

(74)【代理人】

【識別番号】100167841

【弁理士】

【氏名又は名称】小羽根 孝康

(74)【代理人】

【識別番号】100168376

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 清隆

(72)【発明者】

【氏名】安永 裕喜

(72)【発明者】

【氏名】堀内 薫

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１３２６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１１２８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０５－２９６２７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ ９／００－ ９／５８

Ｂ２９Ｂ １１／１６

Ｂ２９Ｂ １５／０８－ １５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４－ ５／１０

Ｃ０８Ｊ ５／２４

Ｃ０８Ｋ ３／００－ １３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００－ １０１／１４

Ｆ１６Ｊ ３／００－ ３／０６

Ｂ６１Ｇ １１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と前記下側部材の間に介装される筒状の可撓部材とを備えた空気ばねであって、前記可撓部材は、外層及び内層と、前記外層及び内層の間に介在される中間層とを備え、前記外層及び内層は、難燃性ゴム組成物から構成され、前記中間層は、非難燃性ゴム組成物に補強コードが埋設された補強ゴム層から構成され、前記内層の厚みと前記外層の厚みのそれぞれの平均厚みが、前記中間層の厚みの１．１倍以上であることを特徴とする空気ばね。

【請求項2】

上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と前記下側部材の間に介装される筒状の可撓部材とを備えた空気ばねであって、前記可撓部材は、外層及び内層と、前記外層及び内層の間に介在される中間層とを備え、前記外層及び内層は、難燃性ゴム組成物から構成された難燃層とされ、前記中間層は、非難燃性ゴム組成物に補強コードが埋設された補強ゴム層から構成された非難燃層とされ、前記難燃層の合計厚みが、前記非難燃層の厚みの２．２倍以上であることを特徴とする空気ばね。

【請求項3】

前記中間層は、前記補強ゴム層が１層からなる単層構造又は前記補強ゴム層が複数層積層された積層構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用、特に鉄道車両用として好適に用いられる、難燃性を備えた空気ばねに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、欧州においては、様々な分野において防炎要件が厳しくなっており、鉄道車両についても、欧州の新しい統一規格であるＥＮ４５５４５－２が制定されるに至っている。空気ばねは、筒状の可撓部材（ダイヤフラム等）や、ストッパーなど、ゴム状弾性体として有機材料が使用されていることから、これらの部材について上記基準をクリアすることが要求される。上記基準では、ハロゲン含有ガスの発生量も厳しく制限される。

【0003】

ＥＮ４５５４５－２では、鉄道車両に用いられる主要ゴム部材の難燃性の評価は、ＩＳＯ ５６６０－１に準じてコーンカロリーメータ法による発熱試験（以下、発熱試験と略する。）によって行うことが規定されており、この方法で測定されたＭａｘｉｍｕｍ Ａｖｅｒａｇｅ Ｒａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ（以下、ＭＡＲＨＥ）の値が、所定値以下であることが要求される。

【0004】

具体的に、ハザードレベル（ＨＬ）１及び２では、ＭＡＲＨＥ値が９０以下、ＨＬ３では、ＭＡＲＨＥ値が６０以下であることが要求される。上記発熱試験に供せられる試験片のサイズは１０ｃｍ×１０ｃｍであり、試験片の厚みは、ダイヤフラムの厚みのままとされる（ただし、試料片の最大厚みは２５ｍｍ以下）。

【0005】

ハロゲン系難燃剤を含まないノンハロゲンの難燃性ゴムとして、たとえば、特許文献１に示すように、クロロプレンゴムに対して水酸化マグネシウム及び赤燐を配合した難燃性ゴムが開示されている。また、特許文献２には、ポリリン酸塩及び水酸化アルミニウムを配合した難燃性ゴム組成物が開示されている。このように、ノンハロゲンの難燃性ゴム組成物として、リン系難燃剤や金属水酸化物を組み合わせて配合したものが知られている。

【0006】

ところで、空気ばねを構成するダイヤフラムなどの筒状の可撓部材は、使用状態において、上端部と下端部とが上下左右方向に相対的に変位するため、良好な機械的特性（モジュラス、引張強度等）を備えることが要求される。さらに、耐候性、耐熱性、耐老化性等の物理的特性に優れていることも要求される。

【0007】

このような要求を満たすため、筒状の可撓部材は、一般的に、補強コードが埋設された補強ゴム層を中間層とし、その中間層の内側と外側とに保護ゴム層（外層及び内層）が積層された積層構造のものが使用される。上記積層構造を備えた筒状の可撓部材を難燃化する場合、各層を構成するゴム組成物中にリン系難燃剤や金属水酸化物を配合することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００５－１４６２５６号公報

【文献】特開２０１０－０４７６４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、難燃剤として用いられる金属水酸化物は粉体であり、これをゴム組成物に配合すると、ゴム組成物の流動性が低下する。特に、補強コードが埋設される中間層を構成するゴム組成物に金属水酸化物を配合すると、ゴム組成物の流動性が低下することにより、補強コードとゴム組成物との間に未充填部分が残存したり、補強コードとゴム組成物との密着性の低下によるゴムの機械的特性の低下が懸念される。その一方で、金属水酸化物の配合量を減量すると、難燃性を発揮させるにはリン系難燃剤を多量に配合する必要が生じ、この場合もゴムの機械的特性の低下が懸念される。

【0010】

また、中間層を構成するゴム組成物に難燃剤を配合しない場合には、内外層の難燃性を高めることで可撓部材全体としての難燃性を維持する必要が生じるが、配合できる難燃剤の量に限度がある。その結果、可撓部材全体としての難燃性はＥＮ４５５４５－２に規定されるＨＬに近いレベルとなり、発熱試験を複数回実施したときにはＨＬを超える場合も生じ得る。

【0011】

そこで、本発明では、筒状の可撓部材の機械的特性や物理的特性を維持しつつ、難燃性を向上させることが可能な空気ばねを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、本発明の一態様として、上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と前記下側部材の間に介装される筒状の可撓部材とを備えた空気ばねであって、前記可撓部材は、外層及び内層と、前記外層及び内層の間に介在される中間層とを備え、前記外層及び内層は、難燃性ゴム組成物から構成され、前記中間層は、非難燃性ゴム組成物に樹脂製の補強コードが埋設された補強ゴム層から構成され、前記内層の厚みと前記外層の厚みの平均厚み（以下、「内外層の平均厚み」という）が、前記中間層の厚みの１．１倍以上であることを特徴とする。

【0013】

本発明における難燃性は、ＩＳＯ ５６６０－１に規定される発熱試験のＭＡＲＨＥ値によって評価される。本発明において、難燃性ゴム組成物とは、難燃性ゴム組成物からなるゴム単体を発熱試験に供したときに、ＥＮ４５５４５－２で要求される所定のＨＬを満たすＭＡＲＨＥ値を有するものをいう。本発明者らは、種々のゴム組成物で上記発熱試験を行った結果、ゴムの組成にかかわらず、発熱試験の試験片の厚みが厚くなるほど、ＭＡＲＨＥ値が低下するとの知見を得て、本発明を完成させたものである。

【0014】

すなわち、本発明においては、機械的特性に大きな影響を及ぼす中間層のゴム組成物としては、難燃剤を配合しない非難燃性ゴム組成物を用い、外層及び内層を構成するゴム組成物として、難燃性ゴム組成物を用いている。これにより、筒状の可撓部材としての機械的特性の低下を抑制することが可能となる。

【0015】

その一方で、中間層で使用されるゴム組成物は非難燃性ゴム組成物である。一般的な空気ばねの場合、筒状の可撓部材における内層、中間層及び外層の厚みは、各層とも同程度の厚みに設計される（中間層が２プライの場合）。そうすると、可撓部材全体としての難燃性は、中間層が難燃性を備えている場合に比べて低下することになる。その結果、内外層を構成するゴム組成物に難燃剤を多く配合しても、可撓部材全体としての難燃性はＥＮ４５５４５－２に規定されるＨＬに近いレベルとなる。

【0016】

そこで、本発明では、内外層の平均厚みを、中間層の厚みの１．１倍以上に厚くすることで、可撓部材としてのＭＡＲＨＥ値を低下させ、要求されるＨＬを安定してクリアすることが可能となる。なお、可撓部材は、基本的には、外層、中間層及び内層の３層構造とされるが、これに限らず、可撓部材の少なくとも一部に前記３層以外のゴム層を加えることも可能である。この場合は、追加するゴム層が難燃層であるか非難燃層であるかによって、可撓部材の厚みを調整すればよい。

【0017】

すなわち、上側部材と、前記上側部材の下方に配置される下側部材と、前記上側部材と前記下側部材の間に介装される筒状の可撓部材とを備えた空気ばねであって、前記可撓部材は、外層及び内層と、前記外層及び内層の間に介在される中間層とを備え、前記外層及び内層は、難燃性ゴム組成物から構成された難燃層とされ、前記中間層は、非難燃性ゴム組成物に補強コードが埋設された補強ゴム層から構成された非難燃層とされ、前記難燃層の合計厚みが、前記非難燃層の厚みの２．２倍以上であるようにしてもよい。

【0018】

前記中間層は、前記補強ゴム層が１層からなる単層構造であってもよいし、前記補強ゴム層が複数層積層された積層構造であってもよい。また、前記可撓部材は、下部及び上部の厚みよりも中間部の厚みが厚くなるように形成してもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一態様に係る空気ばねによれば、可撓部材において、中間層を構成するゴム組成物として非難燃性のものを使用し、外層及び内層を構成するゴム組成物として難燃性ゴム組成物を使用し、可撓部材の内外層の平均厚みを、中間層の厚みの１．１倍以上としたため、可撓部材の機械的特性や物理的特性の低下を抑えつつ、安定して難燃性を確保することが可能な空気ばねを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る空気ばねの第１実施形態を示す縦断面図

【図2】 可撓部材の断面概略図

【図3】 図１の可撓部材を示す斜視図

【図4】本発明の第２実施形態を示す可撓部材の断面概略図

【図5】発熱試験における可撓部材の厚みとＭＡＲＨＥ値の関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0021】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る空気ばねの実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１の空気ばねで使用される可撓部材を示す斜視図であり、図３は可撓部材の断面概略図である。

【0022】

図１に示すように、本実施形態の空気ばね１は、鉄道車両用であり、上側部材２と、その下方に配置される下側部材３と、上側部材２及び下側部材３の間にダイヤフラムやベローズなどの筒状の可撓部材４を備える。上側部材２は、可撓部材４と車体とを接続する部材であり、本実施形態では上面板が使用されているが、これに限らず、たとえば、車体の一部を上側部材２として利用してもよい。下側部材３は、可撓部材４と台車枠とを接続する部材であり、本実施形態では一般にストッパーと称される弾性機構７を備えているが、これに限らず、たとえば、弾性機構７を除いた構成としてもよい。

【0023】

下側部材３は、弾性機構７と、弾性機構７の頂板８の上面外周縁部から外周部にかけて装着される環状で帯状の下面板９と、頂板８にボルト止めされるフランジ部を有する円盤状の上側部材受部１１とを備える。

【0024】

弾性機構７は、環状の頂板８と、環状の底板１２との間にゴム製で環状の弾性材層１３と環状の硬質板１４とが交互に積層された積層ゴムを備えた構造とされる。本実施形態では、頂板８、底板１２及び硬質板１４として金属板が用いられている。弾性機構７としては、積層ゴム構造を備え、ストッパーとしての機能を有するものであればよく、コニカルストッパー等であってもよい。また、下側部材３として、前述のごとく、弾性機構７を除いた構成とすることも可能である。

【0025】

可撓部材４の上端及び下端にはビードコアに補強ゴム層を巻き付けた肉厚のビード部が形成されている。可撓部材４の上端側ビード部は、上側部材２に設けられた円盤状のビード受部２ａに外嵌される。下端側ビード部は、弾性機構７の頂板８に設けられたビード受部８ａに外嵌される。

【0026】

図２に示すように、可撓部材４は、外層１５及び内層１６と、外層１５及び内層１６の間に介在される中間層１７とを備えた積層構造とされている。外層１５及び内層１６は、難燃性ゴム組成物から構成され、中間層１７は、非難燃性ゴム組成物に補強コード１８が埋設された補強ゴム層１７ａから構成される。

【0027】

補強コードとしては、ポリアミド、ポリエステル、レーヨン、ポリビニルアルコール等の樹脂製コードが挙げられるが、強度の点でポリアミド製コードを用いるのが好ましい。補強ゴム層は１層からなる単層構造であってもよいが、強度的に複数層積層された積層構造であることが好ましい。特に、２層等の偶数層であることが強度のバランス面で好ましい。

【0028】

本発明の空気ばねに用いられるゴム組成物のゴム成分としては、天然ゴムのほか、合成ゴムとして、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、アクリロニトリル－ブタジエンゴムなどのジエン系ゴムや、エチレン－プロピレン－ジエン・ターポリマー、イソブチレン－イソプレンンゴムなどのオレフィン系ゴムや、ウレタンゴムなどを挙げることができ、これらのゴムを単独で、又は、２種以上を組み合わせて使用することができる。なお、本実施態様では、内外層のゴム成分としては、耐候性、耐熱性、耐老化性等の物理的特性に優れたクロロプレンを主成分として用い、中間層のゴム成分としては、機械的特性に優れた天然ゴムを用いている。

【0029】

本発明においては、難燃剤としてノンハロゲン系難燃剤を用いることが望ましい。ノンハロゲン系難燃剤としては、金属水酸化物、金属酸化物、リン系、シリコーン系、窒素化合物系、有機金属化合物系などが挙げられ、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いることもできる。ただ、可撓部材４の機械的特性及び物理的特性をバランスよく維持するには、リン系難燃剤及び金属水酸化物を適宜組み合わせて使用することが好ましい。

【0030】

リン系難燃剤としては、当業者に公知のリン酸塩を使用することができるが、特に、ゴム燃焼時にゴム表面にイントメッセント（発泡膨張層）を形成するイントメッセント系のリン酸塩が、より高い難燃性が得られる点で好ましい。

【0031】

金属水酸化物としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができ、これらを１種単独で、又は、２種以上を組み合わせて使用することができる。特に、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムは、より高い難燃性が得られる点で好ましい。

【0032】

外層１５及び内層１６を構成する難燃性ゴム組成物には上記難燃剤が配合され、中間層を構成する非難燃性ゴム組成物には難燃剤は配合されない。可撓部材４で用いられるゴム組成物には、上記のゴム成分や難燃剤以外に、硫黄、カーボンブラック、加硫促進剤、老化防止剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、可塑剤、ワックスやオイル等の軟化剤、加工助剤等の公知の配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合して用いることができる。

【0033】

本実施形態では、中間層１７は、２プライの補強ゴム層１７ａ、１７ａで構成される。内外層の平均厚み（Ｘ＋Ｙ）／２は、それぞれ中間層の厚みＺの１．１倍以上である。なお、各層の厚みは、中間層１７と、内外層１５及び１６とでゴム組成が異なることから、可撓部材４の断面を光学的又はＸ線や電子線を用いた表面分析等により確認することができる。

【0034】

図３は、空気ばねに組み込む前の可撓部材の形状を示す斜視図である。図示のごとく、可撓部材４は筒状で、上部４ａ及び下部４ｃよりも中間部４ｂの径が大きくなるように形成されており、この中間部４ｂが、可撓部材４を組み込んだ空気ばね１が加圧されて使用状態におかれたときに、上側部材２と下側部材３との間で外部に露出する部分となる。

【0035】

図３において、可撓部材４の上端開口４ｄの径をｄ１、可撓部材４の下端開口４ｅの径をｄ２、可撓部材４の最大径部４ｆの径をｄ３としたとき、可撓部材の上部４ａは、上端開口４ｄの端縁から可撓部材の外径が（ｄ１＋ｄ３）／２になるまでの領域を意味し、可撓部材の下部４ｃは、下端開口４ｅの端縁から可撓部材の外径が（ｄ２＋ｄ３）／２になるまでの領域を意味する。そして、可撓部材の中間部４ｂは、可撓部材の外径が（ｄ１＋ｄ３）／２から（ｄ２＋ｄ３）／２までの領域を意味する。

【0036】

可撓部材４の中間部４ｂは、可撓部材を加硫成形する際に、上部４ａ及び下部４ｃよりも拡径されるため肉厚が薄くなりやすく、その結果、中間部４ｂの難燃性が低下するおそれがある。そこで、可撓部材４を加硫成形する前の未加硫ゴム成形体において、加硫後に中間部４ｂを構成する部分の内外層の厚みを他の部分よりも予め厚くしておくことも可能である。

【0037】

この場合、中間部４ｂの全域において可撓部材の厚みを厚くしてもよいし、中間部４ｂの一部について全周にわたって帯状に可撓部材の厚みを厚くしてもよい。これにより、加硫後の可撓部材の中間部４ｂの厚みを上部４ａ及び下部４ｃの厚みと同等又はそれ以上とすることができ、可撓部材４の中間部４ｂの難燃性を良好に維持することができる。

【0038】

［第２実施形態］
本実施形態では、可撓部材４の中間部４ｂにおいて、ゴム層を追加して可撓部材の厚みを厚くした点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。

【0039】

図４に示すように、本実施形態では、可撓部材４の中間部４ｂにおいて、補強ゴム層１７ａと補強ゴム層１７ａとの間に緩衝ゴム層１９を設けている。すなわち、中間部４ｂにおいては、可撓部材の厚みが薄くなるため、補強コード層１７ａ及び１７ａのコード１８同士が近接する。その状況で、空気ばねに外力が加わって可撓部材が変位すると、コード１８，１８同士がこすれ合い、耐久性が低下するおそれが生じる。

【0040】

そのため、補強ゴム層１７ａと補強ゴム層１７ａとの間に緩衝ゴム層１９を設けることにより、コード１８，１８同士の接触を防止し、可撓部材４の耐久性を維持すると共に、可撓部材の中間部４ｂの難燃性を良好に維持することが可能となる。

【0041】

緩衝ゴム層１９として、非難燃性ゴム組成物を用いる場合、緩衝ゴム層１９は中間層１７と同じ非難燃層とされる。従って、この場合には、補強ゴム層１７ａ及び１７ａの両層の厚みに緩衝ゴム層１９の厚みを足した厚みを非難燃層の厚みとし、難燃層である外層１５及び内層１６の合計厚みが、非難燃層の２．２倍以上になるように調整すればよい。

【0042】

また、緩衝ゴム層１９として、難燃性ゴム組成物を用いる場合、緩衝ゴム層１９は、外層１５及び内層１６と同じ難燃層とされる。従って、この場合には、補強ゴム層１７ａ及び１７ａの両層の厚みを足した厚みを非難燃層の厚みとし、難燃層である外層１５、内層１６及び緩衝ゴム層１９の合計厚みが、非難燃層の２．２倍以上になるように調整すればよい。緩衝ゴム層１９は、中間部４ｂの全域に設けてもよいし、中間部４ｂの一部について全周にわたって帯状に設けてもよい。

【実施例】

【0043】

本実施例では、可撓部材を作製して、ＥＮ４５５４５－２に規定される発熱試験を実施し難燃性を評価した。以下にその詳細について説明する。

【0044】

［可撓部材の作製］
先ず、表１に示すように、４種類のゴム組成物を調製した（組成Ａ～Ｄ）。ゴム組成物のゴム成分としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）及びエチレン－プロピレン－ジエン・ターポリマー（ＥＰＤＭ）の３種類を用いた。カーボンブラックとしては、ＨＡＦを使用した。 難燃剤としては、イントメッセント系のリン酸塩及び／又は金属水酸化物を用いた。表１に示す量で各原料を配合した後、バンバリーミキサーにて混練しゴム組成物を調製した。

【0045】

【表1】

【0046】

次に、調製したゴム組成物（組成Ａ及び組成Ｂ）を用いて、表２に示すように、厚みの異なる３種類の可撓部材を作製し（試料１、試料３及び試料４）、そこから発熱試験に供する試料を１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズでカットした。なお、試料１と、試料２とは同一の可撓部材からカットした厚み違いの試料である。

【0047】

可撓部材の具体的な構成としては、内外層を構成する難燃性ゴム組成物として組成Ａを使用し、中間層を構成する非難燃性ゴム組成物として組成Ｂを使用した。補強コードとしては直径０．６ｍｍのポリアミド製コードを使用し、組成Ｂのゴム組成物をトッピングして補強ゴムシートを形成し、これを２プライ積層して１．８ｍｍ厚みの中間層を形成した。

【0048】

上記中間層を所定の厚みの内層及び外層で挟んで積層して未加硫ゴム成形体を形成した後、これを加硫金型内にセットした。次いで、未加硫ゴム成形体の内側にブラダーと称されるゴム膜を配置し、このブラダーに蒸気を供給して未加硫ゴム成形体を加温・加圧することにより、可撓部材を加硫成形した。得られた３種類の可撓部材は、いずれも空気ばねに使用するのに必要な機械的特性及び物理的特性を満たすものであった。

【0049】

本実施例では、可撓部材以外に、組成Ａ及びＢとは別の組成（組成Ｃ及び組成Ｄ）の難燃性ゴム組成物を使用した単層のゴムシート（試料５～８）、及び、組成Ａの難燃性ゴム組成物を使用した単層のゴムシート（試料９）をそれぞれ加硫成形し、１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズでカットして試料１～４と同様に発熱試験に供した。

【0050】

【表2】

【0051】

［発熱試験］
表２に示す９種類の試料（試料１～９）について、ＩＳＯ ５６６０－１に準じて発熱試験を実施した。試験時間２０分間、測定間隔２秒毎、輻射量２５ｋＷ／ｍ²の測定条件で発熱速度を測定し、ＭＡＲＨＥを算出した。結果を表２に示す。

【0052】

なお、ＭＡＲＨＥ値は、試料１～４及び９については、試料１のＭＡＲＨＥ値を１００とするインデックス表示で示している。試料５～６については、試料５のＭＡＲＨＥ値を１００とするインデックス表示で示している。試料７～８については、試料７のＭＡＲＨＥ値を１００とするインデックス表示で示している。

【0053】

［評価結果］
図５は、試料１～４の厚みと、ＭＡＲＨＥ値の関係を示すグラフ（黒丸プロット）である。このグラフより、可撓部材の厚みに比例して、ＭＡＲＨＥ値が低くなっている、すなわち、難燃性が高くなっていることがわかる。この傾向は、特定のゴム組成及び構造にのみ見られるのではなく、ゴム組成の異なる単層構造の試料５～６及び試料７～８の間でも同様の傾向が認められた。これにより、ゴム組成にかかわりなく、可撓部材の厚みが厚くなるほど、難燃性が高くなることが確認された。なお、試料１～４のハザードレベル（ＨＬ）については、試料１及び２はＨＬ２をクリアするレベルであり、試料３及び４については、ＨＬ３をクリアするレベルであった。

【0054】

従来の空気ばねにおいては、可撓部材の内外層は補強ゴム層である中間層を外部環境から保護するためのものであって、これを積極的に厚く形成しようという思想はなかった。これに対し、本発明では、上記評価結果の知見に基づき、可撓部材の内外層にのみ難燃性ゴム組成物を用いるとともに、中間層よりも積極的に層厚を厚くすることによって、可撓部材の機械的特性や物理的特性の性能を維持しつつ、難燃性を確保することを可能としている。

【0055】

ＩＳＯ ５６６０－１の発熱試験においては、ｎ＝３で試験が実施され、３回の試験で得られたＭＡＲＨＥ値の平均値が採用される。同じ可撓部材からカットした同じ厚みの複数の試料を測定した結果から、ＭＡＲＨＥ値としては１０程度の範囲でばらつきが生じることがわかっている。一方、図５のグラフの結果より、中間層の厚みが１．８ｍｍのときに、内外層の平均厚みを２．０ｍｍにすると、ＭＡＲＨＥ値は１０低下する。

【0056】

すなわち、内層、中間層及び外層の厚みが同じである可撓部材において、内外層を構成する難燃性ゴム組成物について所定のＨＬをクリアする組成を決定した後、内外層の平均厚みを中間層の１．１倍以上に形成することにより、ゴム組成を変更することなくＭＡＲＨＥ値のばらつきを加味して予め全体的にＭＡＲＨＥ値１０程度下げることができる。

【0057】

図５中に、試料９のＭＡＲＨＥ値を記す（四角プロット）。試料９では組成Ａで構成される厚み５．２ｍｍのゴムシートのＭＡＲＨＥ値は６０である。これにより、可撓部材を構成するゴム組成物を全て難燃性ゴム組成物（組成Ａ）としたときには、ＭＡＲＨＥ値は６０程度になると見込まれる。中間層を構成するゴム組成物として非難燃性のものを使用して中間層の厚みを１．８ｍｍとする場合、可撓部材の厚みを７．２ｍｍとすれば、ＭＡＲＨＥ値を６０とすることができる。すなわち、内外層の平均厚みを中間層の１．５倍とすることにより、組成Ａの難燃性レベルを維持することができる。

【0058】

試料１及び試料２について検討してみると、両者は、同じ可撓部材から切り出されたものである。この可撓部材は、厚み５．４ｍｍになるように形成されたものであり、成形後に空気ばねに組み入れて実際に使用した後、空気ばねを分解し可撓部材を取り出した。試料１は、可撓部材の下部から切り出し、試料２は、可撓部材の中間部から切り出した。試料１の厚みは５．４ｍｍであり、試料２の厚みは４．６ｍｍである。

【0059】

これは、未加硫ゴム成形体を加硫成形する際に、ブラダ―によって未加硫ゴム成形体にかかる圧力が中間部で大きくなり、その結果、中間部の厚みが薄くなったものと推察された。この結果より、未加硫ゴム成形体の中間部の厚みを予め厚くしておくことで、加硫成形後の可撓部材の中間部の厚みを、可撓部材の上部及び下部と同等以上の厚みに維持することができ、可撓部材全体の難燃性を良好に維持することが可能となる。

【0060】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、本実施形態においては、内外層の厚みは異なっていてもよく、たとえば、外層を内層よりも厚く設定してもよい。また、本発明の空気ばねは、鉄道車両のみならず、トラック・バス等の車両にも適用可能である。

【0061】

本実施形態及び上記変形例に開示されている構成要件は互いに組合せ可能であり、組合せることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 空気ばね
２ 上側部材
３ 下側部材
４ 可撓部材
７ 弾性機構
８ 頂板
９ 下面板
１１ 上側部材受部
１２ 底板
１３ 弾性材層
１４ 硬質板
１５ 外層
１６ 内層
１７ 中間層
１８ 補強コード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】