JP2005518975A - 円錐ゴム軸受 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車に板ばね支持式台車用の懸架ばね装置を取り付けるための、ブラケットと板ばね支持体と２個の軸受要素とからなる軸受機構において、多数の平行な円錐型管状支持要素と少なくとも１個の円錐型管状ライナとからなる軸受機構に関する。

Description

本発明は、自動車に板ばね支持式台車用懸架ばね装置を取り付けるための軸受機構と、自動車に板ばね支持式台車用の前記懸架ばね装置を取り付ける方法とに関する。

現在、大型自動車、たとえばトラックにおける板ばね支持式台車用懸架ばね装置は、滑り軸受によって取り付けられている。この滑り軸受は、クレードルに設けられる対応する凹部に取り付けられる丸形金属軸によって構成される。軸受手段は、たとえば銅、プラスチックまたは複合材料により製作されて、摩擦を減少させ、かつ寿命を延ばすためにグリースにより潤滑される環状要素によって構成される。

この軸受装置は、できる限り低いねじり剛性を有していなければならない。その理由は、台車の車軸は、荷重が２本の車軸間において常に均等に分配されうるように路面の凹凸に追従して、荷重移動として知られる状態が防がれるようにすることができなければならないからである。両方の車軸に駆動装置を有する自動車においては、さらにまた、両方の対をなす車輪が路面と接触して、駆動力が失われないようにしなければならない。同時に、軸受装置のその他の剛性をできる限り高くしなければならない。たとえば、カルダン剛性をできる限り高くして、自動車のばねが自動車のフレーム側部に衝突することを防がなければならない。軸受は、さらにまた、軸荷重によってもたらされる異なる方向の負荷に対応することができるだけの十分に高い強度を有さなければならない。

これらの滑り軸受は、所望の軸受特性を有しており、したがって技術的に申し分のない態様で機能するが、それにもかかわらず多数の欠点を有する。大きな欠点は、その保守集約的な構造にある。たとえば、多大な荷重と過酷な環境とにさらされる木材運搬車の滑り軸受は、毎日潤滑される必要があり、このことは多額の費用と多大な時間との両方を必要とする。さらにまた、この構造の結果として、たとえ指示にしたがって潤滑しても、滑り軸受の寿命は相対的に制限される。潤滑を怠ると、軸受は、かなり急速に磨耗してしまう。

独国特許第２０９８９３７Ａ号に、自動車のタンデムアクスルに取り付けられる潤滑可能な滑り軸受の一例が開示されている。

市場において、滑り軸受を何らかの種類の円筒状ゴム軸受に交換する試みがなされている。これは、主として、保守不要、すなわち潤滑不要の軸受装置を提供するために行なわれている。これらの軸受の最大の欠点は、ねじり剛性が高すぎて、そのために前記の問題を引き起こしうることである。さらにまた、その他の方向の剛性は、ねじり剛性に従属しており、すなわち高いねじり剛性がその他の方向における高い剛性をもたらす。ねじり剛性を低下させると、その他の方向の剛性が低下することになり、その結果として余分な補強が必要になりうる。

米国特許第２８１０５８７Ａ号および米国特許第３０９９４５９Ａ号に、自動車のタンデムアクスルに取り付けられる円筒状ゴム軸受の例が開示されている。

何らかの形態のころ軸受を用いることも技術的に可能であろう。しかしながら、このような解決策は、極めて多額の費用を要する。

したがって、本発明の目的は、低いねじり剛性を有するとともに保守不要でもある板ばね支持式台車用懸架ばね装置の取付けと、さらにまた低いねじり剛性を有するとともに保守不要である板ばね支持式台車用懸架ばね装置の取付け方法とを実現することにある。

前記目的を達成するための本発明にしたがった解決策は、軸受機構に関しては請求項１の主要部に、方法に関しては請求項１０の主要部に記載されている。その他の請求項には、本発明にしたがった軸受機構の有利な開発形態および改良形態が記載されている（請求項２〜９）。

自動車に板ばね支持式台車用の懸架ばね装置を取り付けるための、ブラケットと板ばね支持体と２個の軸受要素とからなる軸受機構を用いると、本発明の目的は、前記軸受要素が多数の平行な円錐型管状支持要素と少なくとも１個の円錐型管状ライナとからなることによって達成される。本発明にしたがった方法によれば、前記目的は、２個の円錐型弾性要素がブラケットと板ばね支持体との間に取り付けられ、締付装置が機械的に調節されて、前記弾性要素が軸方向にプレストレスを与えられるようになることによって達成される。

本発明にしたがった軸受機構のこの第１の実施例によって、自動車に板ばね支持式台車用懸架ばね装置を取り付けるための、低い剛性を有するとともに同時に保守不要でもある軸受が得られる。

本発明にしたがった装置の有利な第１の開発形態において、この軸受機構は、プレストレスを与えられる。その目的は、軸受機構の強度とねじり剛性とを高めることにある。

本発明にしたがった軸受機構の有利な第２の開発形態において、軸受要素の外側および／または内側面は、軸方向において軸受機構の中心軸に対して平行になるように設計される。その目的は、いくつかの用途において組立てを容易にすることにある。

自動車に板ばね支持式台車の懸架ばね装置を取り付けるための本発明にしたがった方法は：
−２個の円錐型軸受要素をブラケットと板ばね支持体との間において取り付ける段階と、
−締付装置を機械的に調節して、弾性要素が軸方向にプレストレスを与えられるようにする段階とからなる。

この方法の利点は、低いねじり剛性とその他の方向における高い剛性とを有するとともに同時に保守不要でもある軸受が得られることにある。

添付図面に示される例証的な実施例を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

以下に説明される本発明の例証的な実施例と開発形態とは、単なる例と見なされるべきであって、保護対象となる特許請求の範囲をいかなる形でも制限するものではない。本明細書において説明される例証的な実施例において、さまざまな図面における同じ参照符号は、同じ種類の構成要素を指す。したがって、各構成要素が全ての例証的な実施例において詳細に説明されるわけではない。

自動車に板ばね支持式台車の懸架ばね装置を取り付けるための、図１に示される軸受機構は、ブラケット２と、板ばね支持体４と、２個の軸受要素５ａ、５ｂとからなる。この軸受機構は、さらにまた、ゴムシール６と固定用コーン７とボルト８と止めナット９とを含む。

板ばね支持式台車は、中央に懸架されるとともに、台車支持体の形態をなすブラケットに取り付けられる板ばねを備える。板ばねは、多数のばね板により、従来式の板ばねまたはテーパリーフスプリングのいずれかとして構成される。後車軸は、板ばねの２個の端部の各々において周知の方法で取り付けられる。このような機構は、タンデムアクスルとも呼ばれる。後車軸の一方または両方を駆動軸とすることができる。

ハート型ブラケットとも呼ばれるブラケット２は、台車の中央フレーム取付け部品を構成する。このブラケットは、ボルトまたはリベット継手によって前記フレームに固定される。前記ブラケットは、円錐部分３ａを有する管状ネック要素３からなる。前記円錐部分３ａは、軸受要素５ａと相互作用することを意図される。

板ばね支持体４は、軸受機構の外側可動部分を構成する。多数のばね板１２によって構成される板ばねは、前記板ばね支持体４上において周知の態様で、たとえばクランプ１３によって固定される（図２参照）。板ばね支持体４の内面は、軸受要素５ａ、５ｂの外面と相互作用することを意図される２個の円錐面４ａ、４ｂからなる。

軸受要素５ａ、５ｂは、多数の円錐型管状支持要素１０ａ〜１０ｄによって構成される（図３参照）。これらの支持要素は、好ましくは金属により製作されるが、複合材料を用いることも可能である。前記支持要素は、互いに対して平行に配置されることが有利である。前記支持要素間において、少なくとも１個の円錐型管状ライナ１１ａ〜１１ｃが配置される。このライナは、弾性材料、たとえばゴムまたはプラスチックによって製作される。軸受要素５は、１個の構成要素として製作されること、すなわち前記支持要素と前記ライナとが堅固に相互接続されることが有利である。これは、たとえば加硫によって達成されうる。

軸受要素５は、最も内側の支持要素１０ｄが次の支持要素１０ｃより軸方向に長くなるように製作されることが有利である。最も外側の支持要素１０ａは、軸方向において最も短くなる。支持要素の縁部面は、軸受要素が無負荷状態にあるときに軸受要素の直径が最も小さくなる側（図３を比較）において同じラジアル平面内に位置することが有利である。

軸受機構１が組み立てられるときに、第１の軸受要素５ａは、ブラケット２の円錐部分３ａ上に配置される。次に、板ばね支持体の円錐面４ａが、前記軸受要素５ａに当接して配置される。第２の軸受要素５ｂは、板ばね支持体の円錐面４ｂに当接して配置される。その後、シール６と固定用コーン７とボルト８とナット９とが取り付けられる。軸受機構は、次に、ボルト８によってプレストレスを与えられる。ボルト８が締められると、固定用コーン７は、ブラケット２へと向かう方向に押圧されることになる。その結果として、軸受要素５ａ、５ｂが変形する。軸受要素の外側の支持要素１０ａは、板ばね支持体の円錐面４ａ、４ｂに当接して、以って移動不能となる。しかし、軸受要素の内側の支持要素１０ｄは、軸方向に移動可能であり、ボルト８が締められると軸方向に変位することになる。軸受要素５ａの支持要素１０ｄは、ブラケット２へと向かう方向に変位し、軸受要素５ｂの支持要素１０ｄは、同時に反対方向に変位する。その結果として、支持要素の縁部面は、プレストレス付与が完了したとき、すなわち軸受機構が組立完了したときに軸受要素の直径が最大となる側（図２を比較）において同じラジアル平面内に位置することになる。

与えられるプレストレスの程度は、軸受機構の強度要件と剛性要件とによって判断される。特にライナの材料選択および寸法設定もまた、軸受機構のさまざまな方向における剛性と、以ってさらにまた与えられるプレストレスの大きさとを左右する。

前記軸受機構が円錐型軸受要素を備えることにより、前記軸受機構における軸方向の限界軸受抵抗は増加し、それと同時に軸方向の剛性が高くなる。軸受機構が、軸方向にプレストレスを与えられると、垂直方向の限界軸受抵抗が増加し、それと同時に軸受機構の強度が増加する。プレストレスを与えることは、ライナの材料における与圧となる。軸受機構における所望の移動自由度、すなわち半径方向のねじり剛性をできる限り低くすることは、ライナの個数とライナの材料特性とを選択することによって達成される。一般的な台車用懸架ばね装置の場合は、約±１０度のねじれ移動が望ましい。

第１の例証的な実施例において、軸受要素５は、４個の支持要素１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄと３個のライナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとによって構成される。これらの構成部分の寸法は、完全な軸受機構に関して設定される強度および機械的特性の要件を満たすように選択される。このことは、ライナの配合ゴムの特性にも当てはまる。

ひとつの開発形態において、軸受要素の支持要素とライナとの個数を変更することが可能である。たとえば、３個の支持要素と２個のライナとを用いることができる。５個の支持要素と４個のライナとを用いることもできる。支持要素とライナとの個数は、軸受機構の要件によって判断される。支持要素の個数を減らすと、その結果として軸受要素のねじり剛性が高くなり、支持要素とライナとの個数を増やすと、軸受要素のねじり剛性は低くなるが、たとえば回転方向の剛性も低くなりうる。

第２の開発形態において、軸受要素の外側および／または内側面も弾性ライナによって構成させることができる。これは、たとえばブラケットおよび／または板ばね支持体が、このような実施例に適合せしめられる場合に有利でありうる。その理由は、たとえば費用または組立ての簡便化でありうる。

第３の開発形態において、軸受要素の外側および／または内側面は、円錐状ではなしに、軸方向において軸受機構の中心軸に対して平行である。これは、たとえば、この構造によって費用の削減または組立ての簡便化が可能である場合に有利でありうる。

本発明にしたがった方法の第１の例証的な実施例において、２個の円錐型軸受要素は、ブラケットと板ばね支持体との間において取り付けられる。次に、機械的な締付装置が調節されて、前記軸受要素が軸方向にプレストレスを与えられるようになる。この方法の利点は、低いねじり剛性とその他の方向における高いねじり剛性と高い強度とを有するとともに保守不要である取付けが達成されることである。与えられるプレストレスの程度は、軸受機構の要件に合わせられる。

本発明は、前記の例証的な実施例に制限されると見なされてはならず、数多くのさらに他の変形態様および改変が、以下の特許請求の範囲内において考えられうる。たとえば、軸受機構は、高い限界軸受抵抗と半径方向の低い剛性、すなわち低いねじり剛性とを有する軸受が必要とされる場合のその他の種類の取付けにも用いられうる。

本発明にしたがった軸受機構の図である。 本発明にしたがった軸受機構の断面図である。 前記軸受機構の一部分を形成する軸受要素の断面図である。

Claims (11)

1. 自動車に板ばね支持式台車用の懸架ばね装置を取り付けるための、ブラケット（２）と板ばね支持体（４）と２個の軸受要素（５ａ、５ｂ）とからなる軸受機構（１）において、前記軸受要素（５ａ、５ｂ）は、多数の円錐型管状支持要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と少なくとも１個の円錐型管状ライナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）とからなることを特徴とする軸受機構。
2. 前記軸受要素（５ａ、５ｂ）は、前記板ばね支持体（４）と前記ブラケット（２）との間において拘束されて、前記軸受要素（５ａ、５ｂ）の軸方向のプレテンションの付与が達成されるようになることを特徴とする請求項１に記載の軸受機構。
3. 前記支持要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、最も内側の支持要素（１０ｄ）が最も外側の支持要素（１０ａ）より長くなるように、軸方向の長さが変動することを特徴とする請求項１または２に記載の軸受機構。
4. 前記支持要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、前記ライナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）に堅固に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受機構。
5. 外側および／または内側の前記円錐型管状軸受要素（１０ａ；１０ｄ）は、それぞれ軸方向において軸受機構の中心軸に対して平行な外側または内側面を有して設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受機構。
6. 前記円錐型管状支持要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）は、金属または複合材料によって製作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受機構。
7. 前記少なくとも１個の円錐型管状ライナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、ゴムまたはプラスチック材料によって製作されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸受機構。
8. １個の軸受要素（５ａ；５ｂ）は、４個の円錐型管状支持要素（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と３個の円錐型管状ライナ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）とによって構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の軸受機構。
9. １個の軸受要素は、４個を超える個数の円錐型管状支持要素（１０）と３個を超える個数の円錐型管状ライナ（１１）とによって構成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の軸受機構。
10. 自動車に板ばね支持式台車の懸架ばね装置を取り付ける方法において：
    −２個の円錐型軸受要素をブラケットと板ばね支持体との間において取り付ける段階と、
    −締付装置を機械的に調節して、弾性要素が軸方向にプレストレスを与えられるようにする段階とからなる方法。
11. ２本の後車軸と、２個のブラケット（２）と、前記後車軸を自身の２個の端部において取り付けられる２個の板ばねとからなる自動車において、前記板ばねは、請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受機構により前記ブラケット（２）に取り付けられることを特徴とする自動車。
    

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