CN102490750A - 铁路车辆的防滚装置用轴承及使用该轴承的防滚装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路车辆的防滚装置用轴承(20)，其经由连杆支撑扭杆的端部。该轴承(20)是在内侧部件(21)和外侧部件(22)之间设置弹性材料(23)而构成的，外侧部件两侧面(25a、25a)形成为平行且宽度相同的圆环状平面。连杆与轴承之间的连结部形成嵌在轴承的两侧面处的双叉片(16a、16a)，内侧部件利用其轴心的固定轴(18)而支撑在该双叉片上。在外侧部件沿内侧部件的轴心方向摆动时，与双叉片抵接的外侧部件侧面部分，形成为从该外侧部件侧面的径向中途朝向连结部件的轴心的倾斜面(30)。通过该倾斜面(30)，使连结部件的摆动范围变大(图(a)、(b))。

Description

铁路车辆的防滚装置用轴承及使用该轴承的防滚装置

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆的防滚装置，以及该装置中的对扭杆进行支撑的轴承。

背景技术

铁路车辆的防滚装置是用于抑制车身滚动(横向摆动)的装置，例如如图7所示，具有下述结构，即，将扭杆11的两端利用托架12可自由旋转地安装在车身13(或转向架14)上，并且，将分别在该扭杆11两端一体设置的连杆15经由轴承20与杆17的一端连结，该杆17的另一端经由轴承20a与转向架14(或车身13)连结(参照专利文献1第0024段、图1、图2)。

作为该轴承20，具有如图8(a)、(b)所示的轴承，即，圆环状的内侧部件21和同样呈圆环状的外侧部件22之间具有同一轴心，在该内侧部件21和外侧部件22之间设置橡胶制弹性材料23，外侧部件22在外周的一侧面上一体地具有连结部件24，其沿外侧部件22的径向延伸。

该轴承20的外侧部件22经由其两侧面25a、25a嵌入上述连杆15一端的双叉片16a、16a之间，并且，内侧部件21经由其轴心的固定轴18支撑在双叉片16a、16a上，从而与连杆15连结。

专利文献1：日本特开2009-149304号公报

专利文献2：日本特开2007-237825号公报

发明内容

由于上述扭杆11伴随着车身13的滚动而弯曲或扭转，因此其弯曲力等经由连杆15作用在轴承20上(沿图8(a)、(b)的箭头方向作用)。另外，在车身13横向摆动时，与转向架14和车身13的相对位移相对应的位移力作用在轴承20上(沿与上述相同的箭头方向作用)。通过这些力的作用，轴承20扭转，弹性材料23与该扭转相对应地变形，外侧部件22利用弹性材料23而相对于内侧部件21摆动。此时，与车身13的左右摆动相对，如图9(a)、(b)所示，轴承20发生扭转，与车身13的转弯运动(弯道通过)相应而使轴承20发生扭转(参照图6(a)、(b))，对于该扭转程度，前者比后者大。

在该扭转时，外侧部件22的两侧面25a、25a形成平行且宽度相同的圆环状平面，与上述双叉片16a、16a相对的从该外侧部件22的侧面25a至连结部件24为止的部分成为如下形态，即，从所述外侧部件22的与连结部件24的轴向平行的平坦的侧面25a的端部开始，经过凹弧状面26直至连结部件24。

因此，如图9(a)、9(b)所示，如果轴承20扭转，使连结部件24相对于固定轴18(双叉片16a、16a)摆动，则上述侧面25a的端缘与双叉片16a、16a抵接，阻止连结部件24进一步摆动。该摆动的阻止会导致防滚作用降低，并且有可能使双叉片16a、16a等损坏。特别地，该轴承20通过弹性材料23变形而允许连结材料24摆动，因此，与金属制球面轴承相比，存在相同外力下的外侧部件22相对于内侧部件21的移动范围变大的趋势，有可能与设计相比提前进行所述摆动阻止。

本发明的课题为，将上述连结部件24的摆动范围变大。

为了实现上述课题，本发明将上述连结部件24摆动时与上述双叉片16a、16a抵接的外侧部件22的侧面部分，形成为从该外侧部件侧面25a的径向中途朝向连结部件的轴心的倾斜面。

如果形成上述倾斜面，则在与车身13的左右运动相应而使轴承20发生扭转时等，由于与双叉片16a、16a抵接的外侧部件侧面端缘沿径向后退，即，在现有技术中与双叉片16a、16a抵接的上述侧面25a的端缘部分被切去(倒角)，与该切去量相应地，允许连结部件24(外侧部件22)摆动的范围增加，因此，摆动角度变大(参照图4(a)、(b)、图6(a)、(b))。

作为本发明的结构，提供一种铁路车辆的防滚装置用轴承，其经由连杆(15)支撑扭杆(11)的端部，其采用下述结构，即，圆环状的内侧部件21和同样呈圆环状的外侧部件22具有同一轴心，在该内侧部件21和外侧部件22之间设置弹性材料23，外侧部件22在外周的一侧面上一体地具有连结部件24，其沿外侧部件22的径向延伸，上述连杆15的一端形成双叉片16a、16a，外侧部件22经由其两侧面而嵌入该双叉片16a、16a之间，并且，内侧部件21利用其轴心的固定轴18而支撑在双叉片16a、16a上，在外侧部件22利用上述弹性材料23而在内侧部件21的轴心方向上摆动时，与双叉片16a、16a相对的从外侧部件22的侧面至连结部件24为止的部分，形成从该外侧部件侧面的径向中途朝向连结部件24的轴心的倾斜面，并且在相对于外侧部件中心与该倾斜面30相反侧的外侧部件22的侧面上，也形成相同的倾斜面。

如上所述，作为轴承20承受的扭转，相对于车体13的左右运动产生的扭转比相对于车体13的转弯运动产生的扭转大，在该结构中，在由于该车身13的左右运动而承受扭转(摆动力)时，外侧部件22在内侧部件21的轴心方向上摆动，但伴随该摆动而与双叉片16a、16a相对的从外侧部件22的侧面至连结部件24为止的部分，变为从该侧面的径向中途朝向连结部件24的轴心的倾斜面，因此，与现有技术相比，由于该倾斜面而允许连结部件24以大角度摆动。即，连结部件24的摆动范围变大，导致防滚作用降低的问题得到抑制，也使双叉片等损坏的可能性降低。

特别地，如上所述，该轴承20利用弹性材料23的变形而允许连结部件24的摆动，因此，存在外侧部件22的移动范围变大的趋势，所以利用倾斜面确保该摆动范围变大是有效的。

在该结构中，如果在外侧部件侧面上，相对于连结部件24的轴心在左右侧，也形成从外侧部件侧面的径向中途开始与上述倾斜面相同地倾斜的倾斜面，则在外侧部件的左右方向的摆动中，其摆动范围变大，此外，如果外侧部件侧面在整个圆周上，形成从该侧面的径向中途开始与上述倾斜面相同地倾斜的倾斜面，则在外侧部件22在整个圆周方向上的摆动中，其摆动范围变大。

发明的效果

由于本发明如上所述构成而扩大了连结部件24的摆动范围，因此，不会导致防滚作用降低，也消除了双叉片16a、16a等损坏的可能性。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的斜视图。

图2(a)是该实施方式的剖面侧视图，(b)是该实施方式的正视图。

图3(a)是该实施方式的轴承与连杆连结后的剖面正视图，(b)是该实施方式的剖面俯视图。

图4(a)、(b)分别是该实施方式的作用说明图。

图5(a)、(b)是其它各实施方式的各自的斜视图。

图6(a)、(b)是上述其它各实施方式的作用说明图。

图7表示防滚装置，(a)是俯视图，(b)是右剖面侧视图。

图8(a)是现有例子的剖面正视图，(b)是该例子的俯视图。

图9(a)、(b)是现有例子的作用说明图。

具体实施方式

本实施方式也涉及与现有技术相同的防滚装置，该防滚装置组装在铁路车辆上，在转向架上的宽度方向左右侧设置成对的空气弹簧(未图示)，通过针对这两个空气弹簧适宜地供给/排出空气，从而使弯曲路线的高速行驶变得顺畅，并且提高乘坐舒适性(参照专利文献1第0024～0032段、图1、图2等)，如图7所示，该防滚装置的结构为，将扭杆11的两端利用托架12可自由旋转地安装在车身13上，并且，将通过正齿轮等而分别在该扭杆11的两端一体设置的连杆15，经由轴承20与杆17的一端连结，该杆17的另一端经由轴承20a与转向架14连结。

对于杆17一端(在图7(b)中为上端)的轴承20，如图1～图3所示，与现有技术同样地，具有刚性的金属制圆环状(圆筒状)内侧部件21和同样具有刚性的金属制圆环状(圆筒状)外侧部件22之间具有同一轴心，在该内侧部件21和外侧部件22之间设置橡胶制弹性材料23。该橡胶制弹性材料23构成为，在橡胶层之间适当地插入并层叠球面形状的金属板，将该橡胶硫化而粘接固定在内侧部件21和外侧部件22之间(参照专利文献2第0024～0050段)。

内侧部件21的外周面以及外侧部件22的内周面分别形成为球面，外侧部件22的两侧面25a、25a形成为平行且宽度相同的圆环状平面。另外，外侧部件22在外周的一侧面27a上一体地设置连结部件24，其形成为沿外侧部件22的径向延伸的螺纹轴，外侧部件22形成杆端(rod end)形状。通过将该连结部件24螺入杆17中，从而将该轴承20安装在杆17的上端。

该轴承20和上述连杆15之间的连结具有与现有技术相同的结构，即，连杆15的一端形成为双叉片16a、16a，该双叉片16a、16a相对于外侧部件中心(轴承中心)22o，从外侧部件22的外周侧面(与连结部件24的轴心相对的外周侧面)经由该两侧面25a、25a嵌在轴承20上，内侧部件21经由其轴心的固定轴18而支撑在该双叉片16a、16a上。固定轴18由螺栓(shank bolt)构成，经由阶梯轴衬19a插入内侧部件21的轴心孔中，通过在该插入端部上螺入锁紧螺母19，从而固定在双叉片16a、16a上。

以上的结构与现有技术相同，本发明的特征在于，在该外侧部件22的两侧面25a、25a的上下缘部处形成倾斜面30。即，在外侧部件22从图3(a)的状态至图4(a)、(b)的状态在内侧部件21的轴心方向上摆动时，与连杆15的双叉片16a、16a相对(抵接)的从该外侧部件22的侧面25a、25a至连结部件24为止的部分(外周一侧面27a)，形成从该外侧部件侧面25a的径向中途朝向连结部件24的轴心(朝向外侧部件外周的一侧面27a的宽度方向内侧向下倾斜)的倾斜面30，并且在相对于外侧部件中心与该倾斜面30相反侧的外侧部件22的侧面25a(外周另一侧面27b)上，也形成相同的倾斜面(朝向外侧部件外周的另一侧面27b的宽度方向内侧向下倾斜的倾斜面)30(参照图2(b))。

如上所述，对于在外侧部件22的侧面25a、25a上下缘(外侧面27a、27b)上形成有倾斜面30、30的轴承20，如果由于防滚装置的作用而如从图3(a)至图4(a)、(b)这样，连结部件24相对于连杆15摆动，则允许该摆动直至上述倾斜面30与双叉片16a、16a抵接为止。例如，在相同大小·形状的扭杆支撑装置中，在图8、图9所示的现有轴承20的情况下，其连结部件24的摆动角度θ为14.5度，与此相对，在本实施方式中，该摆动角度θ变大至16.5度。因此，不会导致防滚作用降低，还消除了双叉片16a、16a等损坏的可能性。

对于该倾斜面30的倾斜角度及至外侧部件侧面25a的径向中途的位置，是以如下方式通过实验等适宜地设定的，即，使得在将上述摆动范围扩大而可以发挥本发明的作用效果的范围内(连结部件24的期望摆动范围内)，外侧部件侧面25a不会与双叉片16a、16a抵接。另外，倾斜面30的形状也相同地，只要可以发挥本发明的作用效果即可，可以是直线状(C切割)，也可以是凹弧状或凸弧状(R切割)。

可以如图5(a)所示，在外侧部件侧面25a、25a上，相对于连结部件24的轴心在左右侧，也形成与上述倾斜面30相同的从径向中途开始朝向外侧部件外周侧面的宽度方向内侧向下倾斜的倾斜面30，或者如该图(b)所示，外侧部件侧面25a、25a在其整个圆周上，形成从其径向中途开始向外侧部件外周侧面的宽度方向内侧向下倾斜的倾斜面30。如果是上述结构，则不仅对于与上述车身13的左右运动相应的轴承20的扭转而导致的摆动，而且对于与车身13的转弯运动相应的轴承20的扭转而导致的摆动(针对如图6(a)、(b)所示，在俯视观察下的外侧部件22的左右摆动)，也可以确保与上述相同的较宽摆动范围。特别地，后者(图5(b))在外侧部件22的整个圆周上形成有倾斜面30，因此，对于外侧部件22在整个圆周方向上的摆动，其摆动范围都变大。

此外，上述外侧部件22的侧面25a上的倾斜面30程度的欠缺，对外侧部件22(轴承20)的刚性、机械强度几乎不产生影响，不会妨碍防滚装置的作用。

另外，杆17另一端(在图7(b)中为下端)的轴承20a也可以使用与上述上端的轴承20相同的构造，但由于与上端的轴承20相比，下端的轴承20a大多摆动范围受到的限制较多，因此，可以采用不形成倾斜面30的轴承，或者采用现有公知的橡胶轴衬(gom bush)，该橡胶轴衬形成为：弹性材料23、内侧部件21的外周面以及外侧部件22的内周面并不是球状(球面轴承状)，而是使内侧部件21以及外侧部件22成为在轴向上直径相同的圆筒状，并且弹性材料23也相同地形成为圆筒状。

在上述实施方式中，外侧部件22的两侧面25a、25a形成为平行且宽度相同的圆环状平面，但即使不平行、或者宽度不相同，对于将该外侧部件22(连结部件24)的摆动范围扩大这一目的，形成上述各倾斜面30的做法也是有效的，上述情况当然也包含在本发明的技术范围内。

另外，即使是如上述轴承20a所示形成为现有公知的橡胶轴衬，也可以通过形成上述倾斜面30而发挥本发明的作用效果，因此，该方式也包含在本发明的技术范围内，其中，该橡胶轴衬的结构为，弹性材料23、内侧部件21及外侧部件22并不是球状(球面轴承状)，而是内侧部件21及外侧部件22成为圆筒状，并且弹性材料23也成为圆筒状。

如上所述，本次公开的实施方式的所有内容仅为例示，不能认为是限制性内容。本发明的范围是通过权利要求书的范围而示出的，包含与权利要求书等同的意思以及在权利要求书的范围内的全部变更。

Claims (4)

1.一种铁路车辆的防滚装置用轴承，其经由连杆(15)支撑扭杆(11)的端部，

其特征在于，

该铁路车辆的防滚装置用轴承构成为，圆环状的内侧部件(21)和同样呈圆环状的外侧部件(22)之间具有同一轴心，在该内侧部件(21)和外侧部件(22)之间设置弹性材料(23)，外侧部件(22)在外周的一侧面(27a)上一体地具有连结部件(24)，其沿外侧部件(22)的径向延伸，

上述连杆(15)的一端形成双叉片(16a、16a)，上述外侧部件(22)经由其两侧面(25a、25a)而嵌入该双叉片(16a、16a)之间，并且，上述内侧部件(21)利用其轴心的固定轴(18)而支撑在上述双叉片(16a、16a)上，

在上述外侧部件(22)利用上述弹性材料(23)而在内侧部件(21)的轴心方向上摆动时，与上述双叉片(16a、16a)相对的从上述外侧部件(22)的侧面(25a、25a)至上述连结部件(24)为止的部分，形成从该外侧部件侧面(25a、25a)的径向中途朝向连结部件(24)的轴心的倾斜面(30)，并且在相对于外侧部件中心(22o)与该倾斜面(30)相反侧的外侧部件(22)的侧面(25a、25a)上，也形成与上述倾斜面(30)相同的倾斜面(30)。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆的防滚装置用轴承，其特征在于，

在上述外侧部件侧面(25a、25a)上，相对于上述连结部件(24)的轴心在左右侧，也形成从外侧部件侧面(25a、25a)的径向中途开始与上述倾斜面(30)相同地倾斜的倾斜面(30)。

3.根据权利要求1所述的铁路车辆的防滚装置用轴承，其特征在于，

上述外侧部件侧面(25a、25a)在整个圆周上，形成从该侧面(25a、25a)的径向中途开始与上述倾斜面(30)相同地倾斜的倾斜面(30)。

4.一种防滚装置，其特征在于，

在该防滚装置中使用权利要求1至3中任一项所述的轴承(20)。

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