JP2006057746A

JP2006057746A - 軸ばね装置

Info

Publication number: JP2006057746A
Application number: JP2004240691A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayashi; 博林
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく、ゴムの亀裂やクリープを低減して耐久性を向上させ得る軸ばね装置を提供する。
【解決手段】主軸１０とその周囲に配置された外筒１１との間に、中間筒１２，１３と複数のゴム状弾性体１４とが同心状態でかつ半径方向に交互に積層され、主軸１０に半径方向に突出するストッパフランジ１７を最も内側の中間筒１２の下方まで延設し、ストッパフランジ１７とその中間筒１２とは、低荷重域でクリアランスを有し、高荷重域で接触させ、非線形ばね特性を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸ばね装置に関するものである。

鉄道車両には、その蛇行動や上下動時の衝撃を吸収緩和するように、台車枠と車軸との間に軸ばね装置が介装されている。この軸ばね装置は、図４に示すように、主軸１００とその周囲に配置された外筒１０１との間に、複数の中間筒１０２と複数のゴム状弾性体１０３とが同心状態でかつ半径方向に交互に積層されて軸ばね本体１０４が構成されている。

ところで、この種の軸ばね装置の最近の傾向は、空車時等のような車体重量が小さいときの曲線走行時に脱線等が起こらないようにするために、軸ばね装置を構成するゴム状弾性体１０３として柔らかいゴムを使用し、全体のばね定数を低く設定するケースが増えている。

しかし、全体のばね定数を低く設定すると、例えば、定員以上の大きな車体重量が負荷された場合、ゴム状弾性体１０３が大きく撓んで亀裂を発生したり、クリープしたりして、その耐久性に悪影響が生じる。また、クリープが大きいと、軸ばねの中間筒が台車枠にメタルタッチして車両走行時に思わぬ衝撃が発生する可能性がある。

一方、ゴム状弾性体１０３の亀裂やクリープを低減するために、ばね定数を高く設定すると、空車時等のような車体重量が小さいときの曲線走行時の追従性が悪化する。

本出願人は、上記問題を解決するために、図４に示すように、主軸１００の上部に補助ばね１０５を設け、低荷重域（空車時）では補助ばね１０５が作用せず、定員または定員付近の車体重量になった高荷重域で、補助ばね１０５を軸ばね本体１０４と協働してばね作用を発揮するようにした非線形ばね特性を有する軸ばね装置を提案した（特許文献１参照）。
特開２００３−４０１０７公報（明細書段落０００７〜００１０参照）

しかしながら、特許文献１では、軸ばね本体とは別に補助ばねを必要とするため、部品点数の増加を伴うことになり、また、補助ばねを主軸の上部に固定するためには、脱落しない適切な固定手段を用いなければならず、その固定作業も困難を要することが予想される。

本発明は、上記に鑑み、部品点数の増加をもたらすことなく、ゴムの亀裂やクリープを低減して耐久性を向上することができる軸ばね装置の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る軸ばね装置は、主軸とその周囲に配置された外筒との間に、中間筒と複数のゴム状弾性体とが同心状態でかつ半径方向に交互に積層され、前記主軸に半径方向に突出するストッパフランジが最も内側の中間筒（以下、第１の中間筒という）の下方まで延設され、該ストッパフランジと第１の中間筒とは、低荷重域でクリアランスを有し、高荷重域で接触するようにしたことを特徴としている。

上記構成においては、第１の中間筒と主軸から半径方向に突出するストッパフランジとの間に干渉部分を設けることにより、所定の非線形ばね特性が得られる。この場合、特許文献１のように補助ばねを特別に設ける必要がなく、部品点数を増やすことなく、かつゴムの亀裂やクリープを低減して耐久性に優れた軸ばね装置を提供することができる。

このストッパフランジは、図４に示すように、従来から車軸側の軸箱に嵌合するために主軸に突出形成されているフランジを利用し、このフランジの外径を第１の中間筒と干渉する程度まで延出させてストッパフランジとしてもよい。

また、ストッパフランジは、第１の中間筒と高荷重域で接触するため、フランジ厚みは大きくして、その強度をアップさせるのが好ましい。また、ストッパフランジの第１の中間筒と対向する面をストッパゴムで覆い、メタルタッチを避けるようにすることができる。

このような軸ばね装置は、一般車両用として使用する他、鉄道車両用の軸ばね装置として好適に用いられる。この場合、主軸の軸線を上下垂直姿勢にした状態で、外筒を台車枠に、また主軸の下端部を車軸側に夫々取り付けて使用する。

以上のように、本発明によれば、第１の中間筒と主軸から半径方向に突出するストッパフランジとの間に干渉部分を設けることにより、部品点数を増やすことなく、かつゴムの亀裂やクリープを低減して耐久性に優れた非線形ばね特性を有する軸ばね装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る鉄道車両用軸ばね装置の使用状態を示す側面図、図２はその軸ばね装置の縦断面図、図３は軸ばね装置の車体重量と撓み量の関係を示すばね特性図である。本実施形態の軸ばね装置１は、図１に示すように、車軸２を支える車軸箱３の両端と台車枠４との間に２個介在されている。

この軸ばね装置１は、図２に示すように、主軸１０とその周囲に配置された外筒１１との間に、複数の中間筒１２，１３と複数のゴム状弾性体１４とが同心状態でかつ半径方向に交互に積層されて軸ばね本体１５が構成されている。

主軸１０は、金属製のものであって、円錐筒状に形成され、その下端開口部に車軸２の車箱３に固定するためのネジ１９が刻設されている。この主軸１０の周囲に配置される複数の中間筒１２，１３および外筒１１は、主軸と同様に金属製のものであって、円錐筒状に形成されており、これらの筒は外側に向かうほど上方位置となるよう主軸１０の軸方向にずれた状態で配置される。そして、外筒１１の外周部には、台車枠４の嵌込む嵌合部１６が形成されている。また、ゴム状弾性体１４は、主軸１０、中間筒１２、１３、および外筒１１の間に介在され、これらに加硫成形されて一体化されている。

そして、第１の中間筒１２の下方位置には、主軸１０から半径方向に突出するストッパフランジ１７が第１の中間筒１２の下方位置まで延設されている。このストッパフランジ１７の主軸形成位置は、第１の中間筒１２との間で、低荷重域（通常、車両の空車〜定員状態に相当する荷重域）でクリアランスＬを有し、高荷重域（通常、車両の定員を超える満車状態に相当する荷重域）で第１の中間筒１２との間で接触する位置に設定されている。

また、ストッパフランジ１７には、高荷重域で第１の中間筒１２と接触するため、そのフランジ厚みが大きく設定され、強度アップが図られている。なお、ストッパフランジ１７は、図１に示すように、車軸箱３に取り付けるための取付座としても機能している。

また、ストッパフランジ１７の第１の中間筒１２と対向する面にストッパゴム１８が積層され、ストッパフランジ１７と第１の中間筒１２とのメタルタッチを避けるようにしている。このストッパゴム１８は、主軸１０と第１の中間筒１２の間に介在されるゴム状弾性体１４と一体的に加硫成形されている。

上記構成の軸ばね装置１は、図１に示すように、鉄道車両における車軸２の中心の前後両側位置で、主軸１０の軸線を上下垂直姿勢にした状態で台車枠４と車軸箱３との間に介装して用いられる。

このような使用形態で、空車ないし定員未満までの低荷重域では、ストッパフランジ１７のストッパゴム１８と第１の中間筒１２との下端との間にはクリアランスが形成され、ゴム状弾性体１４による軸ばね本体１５のばね作用のみが働く。そのため、図３に示す特性図のように、軸ばね装置１全体のばね定数は低く、曲線走行時にも脱線等を起こさず追従性に優れた特性を発揮する。

そして、定員以上の満車状態のように高荷重域では、第１の中間筒１２の下端とストッパゴム１８とが当接し、第１の中間筒１２と主軸１０との間のゴム状弾性体１４のばね作用がほとんど働かなくなり、第１の中間筒１２、第２の中間筒１３および外筒１１との間に介在されたゴム状弾性体１４によるばね作用のみが働くことになる。そのため、図３に示す特性図のように、軸ばね装置１全体のばね定数が高くなる非線形の特性を発揮する。

このように、ゴム弾性体１４のゴムへの負担が大きくなる高荷重域では高いばね特性で、ゴムの動き（歪み）を抑制することになるので、耐久性・クリープ特性を向上させることができる。

また、主軸１０から外筒１１にかけて筒間に介在されるゴム状弾性体１４の厚みが等しく設定されているが、構造上最も内側のゴム層が面圧（応力）的にも負担が大きくなる。しかし、本実施形態のように、第１の中間筒１２とストッパフランジ１７とを干渉させることにより、最も内側のゴム状弾性体１４の負担を減らすことができ、製品全体の耐久性を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、２個の中間筒を用いた例を示したが、これに限らず、３個以上の中間筒あるいは１個の中間筒を用いたものであってもよい。また、上記実施形態では鉄道車両用の軸ばね装置について説明したが、それ以外の用途に適用してもよいことは勿論である。

本発明の実施形態を示す鉄道車両用の軸ばね装置の使用状態を示す側面図図１の軸ばね装置の縦断面図図１の軸ばね装置の車体重量と撓み量の関係を示すばね特性図従来の鉄道車両用軸ばね装置の縦断面図

符号の説明

１軸ばね装置
２車軸
３車軸箱
４台車枠
１０主軸
１１外筒
１２，１３中間筒
１４ゴム状弾性体
１５軸ばね本体
１６嵌合部
１７ストッパフランジ
１８ストッパゴム

Claims

主軸とその周囲に配置された外筒との間に、中間筒とゴム状弾性体とが同心状態でかつ半径方向に交互に積層され、前記主軸に半径方向に突出するストッパフランジが最も内側の中間筒の下方まで延設され、該ストッパフランジと前記最も内側の中間筒とは、低荷重域でクリアランスを有し、高荷重域で接触するようにしたことを特徴とする軸ばね装置。
前記ストッパフランジの中間筒と対向する面がストッパゴムで覆われたことを特徴とする請求項１に記載の軸ばね装置。
前記主軸の軸線を上下垂直姿勢にした状態で、前記外筒が台車枠に、また前記主軸の下端部が車軸側に夫々取付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄道車両用の軸ばね装置。