CN102094925A

CN102094925A - 铁道车辆用轴弹簧

Info

Publication number: CN102094925A
Application number: CN201010143175XA
Authority: CN
Inventors: 松浦宏佳; 浜田晃
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Neda Chemical Co ltd
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011126316A; JP5393424B2; CN102094925B

Abstract

本发明通过进行锐意研究开发提供进行了改进而不会引起乘坐舒适性恶化地可提高耐久性的铁道车辆用轴弹簧。该铁道车辆用轴弹簧在主轴(1)和与该主轴具有相互相同或大体相同的轴心(P)的外筒(2)之间夹装积层橡胶结构的弹性部(3)而成，该积层橡胶结构的弹性部(3)在与轴心(P)同心或大体同心的状态下在径向内外方向交替层积多个橡胶层(4A、4B、4C)和一个或多个硬质隔壁(5)，其中，在多个橡胶层(4A、4B、4C)之中，外侧橡胶层(4C)由弹簧常数高的橡胶材料构成，中间橡胶层(4B)由弹簧常数中等的橡胶材料构成，内侧橡胶层(4A)由弹簧常数低的橡胶材料构成。

Description

铁道车辆用轴弹簧

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆用轴弹簧，其在主轴和与主轴具有相互相同或大体相同的轴心的外筒之间夹装积层橡胶结构的弹性部而构成，该弹性部在与轴心同心或大体同心的状态下在径向内外方向交替层积多个橡胶层和一个或多个硬质隔壁。

背景技术

作为这种铁道车辆用轴弹簧的现有技术例，已知如专利文献1所示的采用直圆筒的积层橡胶结构、或如专利文献2所示的采用截面形状呈八字形地倾斜的积层橡胶结构(被称为所谓“锥形制动器”的轴弹簧)。铁道车辆用轴弹簧正在普及而取代现有技术的螺旋弹簧，这是因为铁道车辆所要求的对前后、左右、上下各动作的随动性优良，使用橡胶后可得到高的衰减力的缘故。

在铁道车辆用轴弹簧中，为了相对于时常作用的上下方向的大负荷使各橡胶层的弹性变形极力相等，制作成越是上下方向看的面积变大的外侧的橡胶层、上下方向长度尺寸(高度尺寸)就越小。例如，在橡胶层是三层的结构时，各橡胶层的高度尺寸为，内侧橡胶层＞中间橡胶层＞外侧橡胶层(参照图1)。

但是，在因曲线通过等而有扭力作用于轴弹簧的情况下，越是与上下尺寸相比水平方向尺寸长的外侧的橡胶层，就越会受到大的扭力而发生扭转变形，同时其频率也增高。即是，在以对乘坐舒适性最具影响的上下负荷为基准的通常的设计中，存在越是外侧的橡胶层则作为整体的负担变得越大而容易恶化(耐久性差)、外侧橡胶层的短寿命就成为了轴弹簧的寿命这样的问题。

这样，认为外侧的橡胶层也要把上下尺寸设成比现有技术大来保证可对抗扭力的容量，但这样的话，由于相对上下负荷的弹簧常数变大，给乘坐舒适性带来不好的影响，所以难以实现。因此，对于实现具有良好乘坐舒适性和长寿命双方的轴弹簧的方面还留有改进的余地。

专利文献1：日本特开2000-280903号公报

专利文献2：日本特开2003-341511号公报

发明内容

本发明的目的在于，通过反复进行锐意研究，开发提供进行了改进而不会引起乘坐舒适性恶化地可提高耐久性的铁道车辆用轴弹簧。

第一方面的发明的铁道车辆用轴弹簧，其在主轴1和与该主轴具有相互相同或大体相同的轴心P的外筒2之间夹装积层橡胶结构的弹性部3而构成，该弹性部3以与所述轴心P同心或大体同心的状态在径向内外方向交替层积多个橡胶层4和一个或多个硬质隔壁5，其特征在于，

所述多个橡胶层4中的两个以上的橡胶层4彼此由特性相互不同的橡胶材料形成。

第二方面的发明，在第一方面所述的铁道车辆用轴弹簧中，所述两个以上的橡胶层4中的、在关于所述轴心P的径向越是外侧的橡胶层4由弹簧常数越高的橡胶材料构成。

第三方面的发明，在第二方面所述的铁道车辆用轴弹簧中，所述橡胶层4由在径向最内侧的内侧橡胶层4A、在径向最外侧的外侧橡胶层4C及位于所述内侧橡胶层4A和所述外侧橡胶层4C的径向间的中间橡胶层4B这三层构成，设定成与所述内侧橡胶层4A的橡胶材料的弹簧常数相比、所述中间橡胶层4B的橡胶材料的弹簧常数高，且与所述中间橡胶层4B的橡胶材料的弹簧常数相比、所述外侧橡胶层4C的橡胶材料的弹簧常数高的状态。

第四方面的发明，在第一至第三方面中任一项所述的铁道车辆用轴弹簧中，所述主轴1的外周面1a、所述弹性部3及所述外筒2的内周面2a各自在沿轴心P的方向上的截面形状形成为相互在相同朝向上对齐的八字形，同时构成为具有研钵状凹部21的圆锥积层橡胶结构，该研钵状凹部通过使所述弹性部3在沿所述轴心P的方向上相对所述主轴1靠近其小径侧配置、且使所述外筒2在沿所述轴心P的方向上相对所述弹性部3靠近其小径侧配置而成。

根据第一方面的发明，因为使多个橡胶层中的两个以上的橡胶层彼此由特性相互不同的橡胶材料形成，可对应橡胶材料的各种因素来设定多个橡胶层所需要的特性(即橡胶硬度、弹簧常数等)，因而，与由单一橡胶材料形成各橡胶层的现有技术相比，在提高扭力方面弱的橡胶层的耐扭性、或改进压缩方面弱的橡胶层的耐压缩性的情况下，可以不改变作为产品的弹簧常数地增强应该改进的特性项目。其结果，可提供进行了改进而不造成乘坐舒适性恶化、可提高耐久性的铁道车辆用轴弹簧。

根据第二方面的发明，对各橡胶层设定适于越是相对轴心的外侧抗扭条件越严格的使用方式的弹簧常数，减轻外侧的橡胶层由时间流逝而导致的弹力减弱现象，改进其耐久性，因此，可提高作为橡胶层整体、即铁道车辆用轴弹簧的耐久性。另外，通过降低内侧的橡胶层的弹簧常数，与提高了外侧的橡胶层的弹簧常数相抵，可以维持作为弹性部整体、即铁道车辆用轴弹簧的弹簧常数(乘坐舒适性)为良好的状态。

根据第三方面的发明，可维持具有使用频率最高的橡胶层为三层结构的弹性部的铁道车辆用轴弹簧的悬挂性能并可提高耐久性，同时，如第四方面的发明，可进行适用于截面形状形成为相互在同一朝向对齐的八字形的锥形制动器结构的铁道车辆用轴弹簧的性能改进。

附图说明

图1是表示铁道车辆用轴弹簧的剖面图。

图2是图1的铁道车辆用轴弹簧的平面图。

图3是表示各橡胶层的材料配合及特性的表的图。

附图标记说明

1…主轴；1a…外周面；2…外筒；2a…内周面；3…弹性部；4…橡胶层；4A…内侧橡胶层；4B…中间橡胶层；4C…外侧橡胶层；5…硬质隔壁；21…研钵状凹部；A…铁道车辆用轴弹簧。

具体实施方式

以下，参照图面说明本发明的铁道车辆用轴弹簧实施方式。

[实施例1]

如图1、图2所示，铁道车辆用轴弹簧A构成为具有：主轴1，具有与主轴1相互相同(或大体相同)的纵轴心P的外筒2，形成为在与纵轴心P同心(或大体同心)的状态下在径向内外方向交替层积三层橡胶层4和两层硬质隔壁(金属环)5的积层橡胶结构、夹装在主轴1和外筒2之间的弹性部3。在该径向的内外、弹性部3采用积层橡胶结构的情况下，硬质隔壁5的数目为橡胶层4的数目减去1的值。

主轴1为金属制，具有：下部扩大的圆锥筒状的轴上部1A，上部呈圆筒状、下部呈带孔实心圆形截面的轴下部1B，在它们的上下之间形成为大直径状的凸缘部1C。配置在该主轴1周围的内侧硬质隔壁5、外侧硬质隔壁5及外筒2与主轴1同样为金属制，这些筒、即内外的硬质隔壁5、5及外筒2形成为越往上方直径越小的圆锥筒状。另外，附图标记7为设于外侧橡胶层4C的重量减轻部，也可以没有这些重量减轻部。

内侧硬质隔壁5比轴上部1A位于稍高的位置、外侧硬质隔壁5比内侧硬质隔壁5位于稍高的位置、且外筒2比外侧硬质隔壁5位于稍高的位置地以在纵轴心P方向位置偏移的状态配置。在外筒2的外周部，形成用于嵌入台车框(省略图示)的嵌合部6。轴上部1A、内外的硬质隔壁5、5、外筒2和夹装在它们之间的内侧橡胶层4A、中间橡胶层4B和外侧橡胶层4C通过后述的硫化粘接而一体化。

如图1、图2所示，主轴1的外周面(轴上部1A的外周面)1a、弹性部3及外筒2的内周面2a各自的在沿轴心P的方向(在图1中为上下方向)上的截面形状形成为相互在相同朝向对齐的八字形。另外，构成为具有研钵状凹部21的圆锥层积橡胶结构(锥形制动器结构)的铁道车辆用轴弹簧A，该研钵状凹部21通过使弹性部3在沿轴心P的方向上相对主轴1靠近其小径侧配置、且使外筒2在沿轴心P的方向上相对弹性部3靠近其小径侧配置而成。

接着，对橡胶层4进行说明。将各橡胶层4A、4B、4C及现有技术的橡胶层的材料(主材料)和配合比、特性、产品(铁道车辆用轴弹簧)特性表示在图3中。在图3中，弹簧特性(弹簧常数)是测定了在一定的压缩负荷范围内的弹簧常数的值[弹簧常数(ΔK)＝负荷/位移]，其单位是kN/mm。另外，关于反复疲劳强度，在垂直方向以一定振幅进行反复疲劳试验，评价定形性(セツト性)，因此，数字越小，则定形性越良好。反复疲劳强度(％)，是以试验前的产品厚度(Ts)除从试验前的产品厚度(Ts)减去试验后的产品厚度(Ta)所得的数值、再乘100而得到的值，即是，反复疲劳强度(％)＝[(Ts-Ta)/Ts]×100。另外，图3中所示的硬度、比重、强度、伸展、压缩永久变形及疲劳性的各项目，都是按由JIS规定的试验方法得到的。

内侧橡胶层(内层橡胶)4A的橡胶材料如图3所示，是按照相对NR100取锌氧粉5、硬脂酸1、C.B50、油5、硫磺及促进剂适当量(微量)这样的配合比而得到的。中间橡胶层(中层橡胶)4B的橡胶材料，是按照相对NR100取锌氧粉5、硬脂酸1、C.B(碳黑)60、油5、硫磺及促进剂适当量(微量)这样的配合比而得到的(参照图3)。外侧橡胶层(外层橡胶)4C的橡胶材料，是按照相对NR100取锌氧粉5、硬脂酸1、C.B70、油5、硫磺及促进剂适当量(微量)这样的配合比而得到的(参照图3)。由于弹簧常数随着C.B的量(重量份)变多而增高，所以成为内侧橡胶层4A的弹簧常数＜中间橡胶层4B的弹簧常数＜外侧橡胶层4C的弹簧常数。

作为参考，现有技术的铁道车辆用轴弹簧中的弹性部的橡胶材料如图3所示，内中外的各橡胶层是相互相同的橡胶材料，其按照相对NR100取锌氧粉5、硬脂酸1、C.B60、油5、硫磺及促进剂适当量(微量)这样的配合比而得到的，即是与在本申请所说的中间橡胶层(中层橡胶)4B相同的规格。在图3中，所谓定形性是指压缩永久变形，其值小的话则是理想的。对于现有技术例的轴弹簧，由于用相互相同的橡胶材料形成内中外的各橡胶层，所以定形性及耐久性由最苛刻条件的外侧橡胶层确定，它们的评价为15和Δ。

对此，在本发明的轴弹簧中，由于与相对扭力的条件变得严格相应、即越是外侧的橡胶层就把弹簧常数设定得越高，所以，可以使各橡胶层4A、4B、4C的弹力减弱情况均等。即是，可改进外侧橡胶层4C的早期弹力减弱，形成为由各橡胶层4A、4B、4C因经长期造成的弹力减弱程度一致，实质上提高了寿命、即耐久性(图3的◎)。另外，即使外侧橡胶层4C的弹簧常数变高，由于内侧橡胶层4A的弹簧常数降低，所以，作为产品的弹簧常数、即乘坐舒适性(悬挂性能)与现有技术一样得到良好的维持。另外，同样也改进了作为铁道车辆用轴弹簧A的定形性，从现有技术的评价15提高到了10(参照图3)。另外，在图3的反复疲劳强度(定形性)这项中的数字表示相对评价。

在实施例1中，以具有三层结构的橡胶层的轴弹簧A为例进行了说明，但本发明也可适用于具有两层结构或四层以上的橡胶层的类型、或者越是外侧的橡胶层则上下高度变得越大的特殊结构的铁道车辆用轴弹簧。

如以上说明的那样，在本发明的铁道车辆用轴弹簧A中，由于在各橡胶层4A、4B、4C整体施加均匀(一样)的疲劳负荷，所以，难以产生局部的弹力减弱的大小，因此可维持长期稳定的乘坐舒适性或行进稳定性。由于不产生或难以产生局部疲劳，所以作为整体(橡胶层4的整体)其耐久性(寿命)得到提高而耐用于长期使用。随之，过负荷时的安全性也得到提高。

另外，为了进行前后或左右的弹簧调整，一般在外侧橡胶层4C设置冲孔7，但也可以通过把外侧橡胶层4C在周向分割为四个部分，把成为前后或左右的位置的橡胶设为低反作用橡胶(低强度橡胶、低弹簧常数橡胶)或者高反作用橡胶，从而省略冲孔7。若省略冲孔7的话，则称为上部安装孔的台车侧或车辆侧的对应部位与冲孔的对位等的关系不受拘束，具有容易进行组装作业(安装作业)的优点。

Claims

1.一种铁道车辆用轴弹簧，该铁道车辆用轴弹簧在主轴和与该主轴具有相互相同或大体相同的轴心的外筒之间夹装积层橡胶结构的弹性部而成，该积层橡胶结构的弹性部在与所述轴心同心或大体同心的状态下在径向内外方向交替层积多个橡胶层和一个或多个硬质隔壁，其特征在于，

所述多个橡胶层之中的两个以上的橡胶层彼此由特性相互不同的橡胶材料形成。

2.如权利要求1所述的铁道车辆用轴弹簧，其特征在于，所述两个以上的橡胶层之中的在关于所述轴心的径向上越是外侧的橡胶层由弹簧常数越高的橡胶材料构成。

3.如权利要求2所述的铁道车辆用轴弹簧，其特征在于，所述橡胶层由在径向最内侧的内侧橡胶层、在径向最外侧的外侧橡胶层以及位于所述内侧橡胶层和所述外侧橡胶层的径向间的中间橡胶层这三层构成，设定成与所述内侧橡胶层的橡胶材料的弹簧常数相比所述中间橡胶层的橡胶材料的弹簧常数高、且与所述中间橡胶层的橡胶材料的弹簧常数相比所述外侧橡胶层的橡胶材料的弹簧常数高的状态。

4.如权利要求1～3任一项所述的铁道车辆用轴弹簧，其特征在于，所述主轴的外周面、所述弹性部以及所述外筒的内周面各自的在沿轴心的方向上的截面形状形成为相互在相同朝向上对齐的八字形，而且构成为具有研钵状凹部的圆锥积层橡胶结构，该研钵状凹部通过使所述弹性部在沿所述轴心的方向上相对所述主轴靠近其小径侧配置、且使所述外筒在沿所述轴心的方向上相对所述弹性部靠近其小径侧配置而成。