JP2011080493A

JP2011080493A - 鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム及びその製造方法

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Publication number: JP2011080493A
Application number: JP2009231061A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Iwata; 英明岩田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2009-10-03
Filing date: 2009-10-03
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-03
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Abstract

【課題】軸ばねゴム自身でばね特性を非線形化することのできる鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴムを提供する。
【解決手段】鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム１４において、ゴム弾性体４８の切欠部５４において、インナ金具４６の上部に径方向外方に延出する上側ゴムストッパ部６０を、また外筒金具４４の下部に且つ上側ゴムストッパ部６０の下側に径方向内方に延出する下側ゴムストッパ部６２をそれぞれ設ける。それらゴムストッパ部６０，６２は、各先端部を部分的に上下に対向させる状態で設け、外筒金具４４に対するインナ金具４６の下向きの相対変位時にそれらを上下に当接させるようにする。
【選択図】図３

Description

この発明は鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム及びその製造方法に関する。

鉄道車両の車軸を回転可能に受ける軸受を内部に収めた軸箱を支持する軸箱支持装置として、従来様々な形式，構造のものが用いられているが、その１つとして軸ばねゴムと金属製のコイルばねとを組み合せた（併用した）形式のものがある。

従来において、この種形式の軸箱支持装置では軸ばねゴムとして軸方向即ち鉄道車両への組付状態で上下方向に線形（直線形）のばね特性を有するものが用いられていた。
例えば下記特許文献１に、この種形式の軸箱支持装置が開示されている。

図７はその具体例を示している。
図において２００は台車枠で、２０２は車軸を受ける軸受２０４を内部に収めた軸箱で、２０６は軸受２０４の前，後位置において台車枠２００と軸箱２０２との間に介装された軸ばねである。
軸ばね２０６は、金属製のコイルばね２０８と、コイルばね２０８と並列にその内側に配置された軸ばねゴム２１０との組合せから成っている。

この形式の軸箱支持装置２１１において、上記のように軸ばねゴム２１０は上下方向のばね特性が線形のばね特性をなしているが、軸ばね２０６において金属製のコイルばね２０８も同様にばね特性が線形のばね特性とされていると、大荷重が入力したときに軸ばね２０６が大きく撓んで（変形して）しまい、軸ばねゴム２１０の耐久寿命が短くなってしまう。
そのためコイルばねのばね特性を非線形のばね特性とすることが行われる。

図７に示すものにおいては、コイルばね２０８を逆円錐形状とすることで、コイルばね２０８のばね特性の非線形特性化を実現している。

その他に、図８に示しているようにコイルばね２０８の形状を軸方向（上下方向）にストレート形状の円筒形状に保持しつつ、軸方向両端側のコイル巻線については線径を細く、また中央側のコイル巻線については線径を太くすることで、コイルばね２０８のばね特性の非線形特性化を実現したものも用いられている。

この図８に示すものにおいては、荷重入力に対して先ず両端側の線径の小さな部分が上下方向に優先的に撓み、そして線径の小さな部分の変形が大きくなって抵抗があるところまで増大すると、そこで線径の太い部分が撓み、ばね特性が非線形のばね特性となる。詳しくはばね特性曲線が、ある撓み量になるとそこからの立上りが急となるようなばね特性曲線となる。

ところで、軸ばね２０６のばね特性を非線形のばね特性に維持しつつ、詳しくは大荷重時のばね特性を十分に高く維持しつつ、小荷重時即ち小変位時のばね特性の一層の低ばね化が要望されることがあり、この場合、その要望をコイルばね２０６のばね特性を変えることで充足するといったことは困難である。

小荷重時即ち低変位時にコイルばね２０８のばね特性を低ばね化するためには、コイルばね２０８の軸方向長を長く即ち背を高くし、またコイルの巻径を大きくすることが必要であり、この場合コイルばね２０８が大型化してしまい、限られた狭い設置スペースにコイルばね２０８を設置することができなくなってしまう。
また変位が設定変位に丁度到ったところでばね特性が高ばね化するように、コイルばね２０８の形状を設計すること自体も困難が伴う。

その対策として、軸ばねゴム２１０のばね特性を低ばね化し、そして図９（Ａ）の比較例図に示しているように軸ばねゴム２１０を内側に保持するホルダ２１２の内側に、第２のコイルばね２１４を設置し、軸ばねゴム２１０が一定量変位したところで、軸ばねゴム２１０のインナ金具２１６を当て板２１８を介し当接させて第２のコイルばね２１４を撓ませ、その時点でばね特性を高く変化させてばね特性曲線を立ち上げるようにするといったことが考えられる。

しかしながらこの場合、第２のコイルばね２１４が別部品として更に必要になるとともに、第２のコイルばね２１４の組付工程が余分の工程として必要となり、更にインナ金具２１６が第２のコイルばね２１４に当るときの当り位置が正しく設定位置となるように各部材の形状や組付位置等を管理しなければならない。

その他にこの図９（Ａ）に示す対策の場合、第２のコイルばね２１４がホルダ２１２の内側に隠れてしまって、外部からこれを視認することができず、そのメンテナンス及び管理に困難を伴うといった問題がある。
更にこの図９（Ａ）に示す対策の場合、インナ金具２１６が当て板２１８を介して第２のコイルばね２１４に当るときに音が発生してしまうといった問題もある。

他の対策として、図９（Ｂ）の比較例図に示しているように第２のコイルばね２１４に代えて、ゴムストッパ２２０をホルダ２１２の内側に設置しておき、図９（Ａ）の例と同様に軸ばね２１０が一定量変位したところで、インナ金具２１６を同じく当て板２１８を介しゴムストッパ２２０に当て、ゴムストッパ２２０を変形させるようになすといったことが考えられる。

しかしながらこの場合においてもゴムストッパ２２０がホルダ２１２の内側に隠れた状態となって、これを外部から視認することができず、またゴムストッパ２２０が別部品として必要となるとともに、その組付けのための工数も余分の工数として必要となる等、図９（Ａ）に示す例と同様の問題を生ずる。

特開２００２−３３１９３０号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、軸ばねゴム自身でばね特性を非線形化することのできる鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム及びその製造方法を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１は軸ばねゴムに関するもので、外筒金具及び中心部のインナ金具と、それら外筒金具とインナ金具との間に挟まれて該外筒金具及びインナ金具を弾性連結する状態に一体加硫接着されたゴム弾性体と、を有し、軸方向を上下方向に向けて鉄道車両の軸箱支持装置に組み込まれる鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴムであって、前記ゴム弾性体には、周方向所定個所に該ゴム弾性体を軸方向に貫通した切欠部が設けてあるとともに、該切欠部において、前記インナ金具に該インナ金具の外周面から径方向外方に延出する内側ゴムストッパ部が、また該内側ゴムストッパ部に対し前記軸方向の異なった位置で前記外筒金具に該外筒金具の内周面から径方向内方に延出する外側ゴムストッパ部がそれぞれ設けてあり、且つそれら内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部は、それぞれの先端部が前記軸方向にストッパ間隙を形成する状態で、径方向において部分的に重複せしめられていて、前記外筒金具に対する前記インナ金具の上下方向の相対変位時に、それら内側ゴムストッパ部と外側ゴムストッパ部とが上下に当接してストッパ作用し、変位規制するようになしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記内側ゴムストッパ部は、前記外側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記外側ゴムストッパ部は、前記内側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしてあることを特徴とする。

請求項４は軸ばねゴムの製造方法に関するもので、その製造方法は、請求項１〜３の何れかの軸ばねゴムの製造方法であって、前記ゴム弾性体を前記外筒金具及びインナ金具と一体に加硫成形するに際して、前記内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部を、各先端が径方向において重複しない形状で対応する前記外筒金具及びインナ金具に対して一体に加硫成形しておき、しかる後、該外筒金具を絞り加工して縮径させることにより、前記内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部の各先端部を径方向において部分的に重複させることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、ゴム弾性体の周方向所定個所に切欠部を設け、その切欠部においてインナ金具に、外筒金具側に径方向外方に延出する内側ゴムストッパ部を、また内側ゴムストッパ部に対し軸方向に異なった位置で外筒金具に、インナ金具の側に向って径方向内方に延出する外側ゴムストッパ部をそれぞれ設け、そしてそれら内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部のそれぞれの先端部を、軸方向にストッパ間隙を形成する状態で径方向において部分的に重複せしめ、外筒金具に対するインナ金具の上下方向の相対変位時に、それら内側ゴムストッパ部と外側ゴムストッパ部とを上下に当接させてストッパ作用させ、変位規制するようになしたものである。

本発明の軸ばねゴムにあっては、変位初期においては内側ゴムストッパ部を外側ゴムストッパ部に対し非接触に保ったまま、インナ金具が外筒金具に対して相対的に上下方向に変位する。
そして内側ゴムストッパ部が外側ゴムストッパ部に当った後においては、それら内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部の弾性変形を伴ってインナ金具が外筒金具に対して更に上下方向に相対変位する。

その相対変位に際して、内側ゴムストッパ部が外側ゴムストッパ部に当った後は、それらゴムストッパ部のストッパ作用により、インナ金具の外筒金具に対する変位を抑制し、軸ばねゴムにおけるゴム弾性体の過大な変位を規制することができる。
そしてゴム弾性体の過大な変位によってゴム弾性体、即ち軸ばねゴムの耐久性が低下するのを防ぎ、軸ばねゴムの耐久性を高く保持することができる。

本発明では、内側ゴムストッパ部と外側ゴムストッパ部とが、それぞれの先端部において部分的に径方向に重複しているに過ぎず、その重複部においてのみインナ金具の相対変位に伴う力を互いに及ぼすに過ぎないために、それら内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部は、当接後においてそれぞれの付根から先端にかけて広い範囲に亘って上下方向且つ互いに反対向きに軟らかに弾性変形することができ、そのためにストッパタッチが軟らかく、またその後のストッパ特性もばね特性がそれほど急激には立ち上がらず、インナ金具の相対変位に伴って緩やかに連続的に増大する。

即ち本発明の内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部は、軟らかなストッパ当り及びその後の各ゴムストッパ部の大きな変形能に基づいて、軸ばねゴムのばね特性を、小変位時における線形の軟らかいばね特性から、各ゴムストッパ部が当って後のより硬いばね特性へと変化させ、途中からばね特性曲線が立ち上がるような非線形のばね特性となすことができる。

かかる本発明によれば、軸ばねゴムをコイルばねと併用する場合において、コイルばねのばね特性を特に非線形特性としなくても良く、また軸ばねゴムのゴム特性を非線形特性とするに際して、特に軸ばねゴムが大型化しないため、従来用意されている狭い設置スペースにも支障なく軸ばねを設置することが可能となる。
また本発明では、ゴム弾性体の切欠部のスペースを有効に活用して、そこに内側ゴムストッパ部，外側ゴムストッパ部を設けているため、それら内側ゴムストッパ部，外側ゴムストッパ部を設けるための特別なスペースを確保するといった必要もない。
更に本発明によれば、図９の比較例の軸ばねのように、軸ばねゴム及びコイルばね以外の別途の部品を必要としたり、その組付工程が余分に必要になるといったこともなく、所要部品を少なくし得、また内側ゴムストッパ部，外側ゴムストッパ部を含む軸ばねゴムが外部から視認可能であるため、メンテナンスも容易である。

請求項２は、内側ゴムストッパ部を、外側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしたもので、このようにすれば、ストッパ当りをより一層軟らかくできるとともに、ストッパ当りした後の初期のばね特性を、それまでのばね特性から緩やかに増大変化させることができる。即ちばね特性の立上りを緩やかな立上りとなすことができ、ばね特性を滑らかに変化させ、非線形化することができる。

一方請求項３は、外側ゴムストッパ部を、内側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしたもので、この請求項３においても請求項２と同様の効果を奏する。
特に請求項２と請求項３とを組み合せることで、上記の効果を高めることができる。

ところで上記の内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部を、それぞれの先端部が径方向に部分的に重複する状態にゴム弾性体とともに加硫成形するといったことは困難である。
そのようにすると加硫品を成形型から脱型できなくなってしまう。

ここにおいて請求項４の製造方法では、ゴム弾性体を外筒金具及びインナ金具と一体に加硫成形するに際して、内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部を、各先端が径方向に重複しない形状で加硫成形しておき、しかる後、外筒金具を絞り加工して縮径させることにより、外側ゴムストッパ部の位置を径方向内方へと全体的に移動させ、以て内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部の各先端部を径方向に部分的に重複させるようになしたもので、この請求項４の製造方法によれば、上記の軸ばねゴムを容易に製造でき、且つ従来の工程に特別の工程を付加することなく軸ばねゴムを製造することができる。

本発明の一実施形態の軸ばねゴムとコイルばねとを組み合わせて成る軸ばねの断面図である。同実施形態の軸ばねゴムの平面図である。同実施形態の軸ばねゴムの縦断面図である。同実施形態の軸ばねの製造方法の要部の説明図である。同実施形態の軸ばねゴム及びコイルばねのばね特性を比較例と併せて示した図である。同実施形態の軸ばねのばね特性を示した図である。従来の軸ばねゴムを含む軸ばねを鉄道車両への組付状態で示した図である。従来の軸ばねの他の例を示した図である。比較例の軸ばねを示した比較例図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は台車枠と軸箱との間に介装される軸箱支持装置の軸ばねで、金属製のコイルばね１２と、その内側に配置された軸ばねゴム１４との組合せから成っている。
ここでコイルばね１２は、線径が全体に亘って均等であり、また一巻ごとの巻径も均等で、従ってそのばね特性は線形のばね特性とされている。

１６は軸箱の側に固定される金属製の下部ホルダで円筒部１８を有しており、この円筒部１８の内側且つ開口側の上部において軸ばねゴム１４が保持されている。
詳しくは、円筒部１８の内面には段違い部２０が設けられており、この段違い部２０と、円筒部１８の上端部に装着された弾性を有する止め輪２２とによって軸ばねゴム１４における後述の外筒金具４４が上下両側から挟持される状態に軸ばねゴム１４が円筒部１８の内側に保持されている。

下部ホルダ１６には、フランジ状に径方向外方に張り出したばね座２４が設けられており、そこに上記のコイルばね１２の下端が下向きに当接せしめられている。
下部ホルダ１６にはまた、止め輪２２を外した上で軸ばねゴム１４を上向きに突き上げて取り出すための突上げピンを挿入するための挿入孔２６が設けられている。
また下部の中心部には、軸ばねゴム１４の後述のインナ金具４６を挿入させる空間２８が備えられている。

３０は台車枠の側に固定される金属製の上部ホルダで、この上部ホルダ３０にもまた、径方向外方にフランジ状に張り出したばね座３２が設けられており、このばね座３２に対してコイルばね１２の上端が上向きに当接せしめられている。

上部ホルダ３０には、その中心部において下向きに突出した円筒状の挿込部３４が設けられており、この挿込部３４が、軸ばねゴム１４のインナ金具４６の内部に挿し込まれた状態で、挿込部３４内部に挿通された締結ボルト３６の雄ねじ部３８が、インナ金具４６の雌ねじ部４０にねじ込まれることで、軸ばねゴム１４のインナ金具４６がリング７６を介して上部ホルダ３０に締結され固定されている。
尚インナ金具４６には、中心部から下向きに突出した小径部４２が設けられており、この小径部４２が、下部ホルダ１６の上記の空間２８内に挿入可能とされている。

図２及び図３に、軸ばねゴム１４の構成が詳しく示してある。
図に示しているように軸ばねゴム１４は、円筒形状をなす外筒金具４４と、中心部に配置されたインナ金具４６と、それら外筒金具４４とインナ金具４６との間に挟まれて、外筒金具４４及びインナ金具４６を弾性連結する状態に一体加硫接着されたゴム弾性体４８とを有している。

インナ金具４６は、上部の大径部５０と下部の小径部５２とを有する段違い形状の円筒状をなしている。
これら外筒金具４４とインナ金具４６との間に介在するゴム弾性体４８は、全体として円筒形状をなしているとともに、図２に示しているように周方向に１８０°隔たった２個所において、ゴム弾性体４８を軸方向即ち上下方向に貫通する形態で一対の切欠部５４が設けられている。

この例の軸ばねゴム１４は、図２中上下方向のばね定数が高く、また左右方向のばね定数が低く、通常は図中上下方向を車両の前後方向に向けて車両に組み付けられる。
但し場合によって図２中左右方向を前後方向に向けて車両に組み付けられる場合もある。

ゴム弾性体４８の内部には、円弧状をなす複数の（ここでは４つの）鋼板から成る中間板５６が同心状に配置された状態で埋設されている。
これら複数の中間板５６はゴム弾性体４８に対し加硫接着により一体に固着されている。

図２に示しているように、各中間板５６は一方の切欠部５４から他方の切欠部５４に到るまで周方向に延びており、また図３に示しているように図中上端部と下端部とがゴム弾性体４８から突き出しており、それら突き出した上端部と下端部とが、ゴム弾性体４８に連続して形成された被覆ゴムにて被覆されている。
従ってこの例の軸ばねゴム１４は、中間板５６と５６との間のゴム層５８と、中間板５６とが径方向に交互に積層した形態をなしている。

本実施形態において、外筒金具４４の内周面と外周面，インナ金具４６の外周面，各中間板５６の何れもが軸方向即ち上下方向にストレート形状をなしており、従ってゴム弾性体４８、詳しくは各ゴム層５８もまた上下方向にストレート形状をなしており、軸ばねゴム１４におけるゴム弾性体４８は上下方向に線形のばね特性を有している。

上記一対の切欠部５４のそれぞれにおいて、インナ金具４６の上部には、その外周面から外筒金具４４の側に向って径方向外方に延出する形態で、上側ゴムストッパ部（内側ゴムストッパ部）６０が設けられている。
ここで上側ゴムストッパ部６０は、インナ金具４６の外周面に一体に加硫接着されている。

一方外筒金具４４の下部には、一対の切欠部５４のそれぞれにおいて且つ上側ゴムストッパ部６０の下側において、一対の下側ゴムストッパ部（外側ゴムストッパ部）６２が、外筒金具４４の内周面からインナ金具４６の側に向けて径方向内方に延出する形態で設けられている。
これら一対の下側ゴムストッパ部６２もまた、外筒金具４４の内周面に一体に加硫接着されている。
ここで下側ゴムストッパ部６２は、上側ゴムストッパ部６０との間にストッパ間隙Ｓを形成する状態で、上側ゴムストッパ部６０の下側に設けられている。

図２に示しているように一対の上側ゴムストッパ部６０は、平面形状が図中左右方向即ち径方向に長い４角形状をなしており、また図３に示しているように縦断面形状が、図中左右方向に対して上下方向に長い４角形状をなしている。
更にその上面と下面とが軸直角方向の平坦面とされている。

一方外筒金具４４側の外側面６４は、図中下方に向うにつれて外筒金具４４の側に接近するような傾斜面とされている。
即ち上側ゴムストッパ部６０は、下側ゴムストッパ部６２に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状をなしている。
この実施形態において、外側面６４の軸方向即ち上下方向になす角度θ_１＝３°とされている。

一方下側ゴムストッパ部６２は、図２に示しているように平面視形状が図中上下方向に寸法の大きい４角形状をなしており、また図３に示しているようにその縦断面形状が、図中左右方向に対して上下方向に長い４角形状をなしている。
またインナ金具４６側の内側面６６は、図中上方に向けてインナ金具４６側に接近し移行する形状の傾斜面とされている。

即ち下側ゴムストッパ部６２もまた、上側ゴムストッパ部６０に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状とされている。
この下側ゴムストッパ部６２の内側面６６の軸方向即ち上下方向に対する傾斜角度θ_２＝３°とされている。
尚下側ゴムストッパ部６２の図中上面と下面は軸直角方向の平坦面とされている。
また上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２との間のストッパ間隙Ｓは、ここでは８ｍｍとされている。

図２及び図３に示しているように、上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２とは、径方向において先端部が部分的に互いに重複する位置までインナ金具４６から径方向外向きに、或いは外筒金具４４から径方向内方に延び出している。

この実施形態においてその重複寸法Ｋ（図２参照）は、外筒金具４４の外径Ｄ_２をφ１７０ｍｍ（絞り加工後の寸法）、インナ金具４６における大径部５０の外径Ｄ_１をφ６２ｍｍとして、５ｍｍの寸法とされている。
尚、上側ゴムストッパ部６０の寸法Ｔ_１＝３１．８ｍｍ，Ｔ_２＝２０．５ｍｍ，Ｔ_３＝４０ｍｍである。
また下側ゴムストッパ部６２の寸法Ｔ_４＝１８．８ｍｍ，Ｔ_５＝４５ｍｍ，Ｔ_６＝２８ｍｍである。
尚上側ゴムストッパ部６０，下側ゴムストッパ部６２は何れもゴム弾性体４８と同じ材料にて形成されている。

図４は、軸ばねゴム１４におけるゴム弾性体４８とともに上側ゴムストッパ部６０，下側ゴムストッパ部６２を加硫成形する際の方法を模式的に表している。
図４に示しているようにここでは成形型６８と７０とによって形成されるキャビティ７２，７４にゴム材料を注入し加硫することによって、上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２とを成形する。
図４から分るようにこの加硫成形段階で、上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２とを径方向に重複させる形状で成形するといったことは困難である。
少なくとも大量生産を行うに際してそのような成形を行うことはできない。

そこでこの実施形態では、軸ばねゴム１４を加硫成形した後において、外筒金具４４を絞り加工し縮径させることによって、成形された下側ゴムストッパ部６２を内筒金具５０に向けて径方向に全体的に位置移動させ、そのことによって上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２とを、それぞれの先端部において径方向に部分的に重複させる。
即ち上側ゴムストッパ部６０の先端部と、下側ゴムストッパ部６２の先端部とを部分的に上下に対向させ、それらストッパ部同士を当接させるようにする。

外筒金具４４を絞り加工する際の絞り率は１０〜１２％程度であり、上記の重複寸法Ｋは、外筒金具４４の絞り率によって定まってくる数値である。
尚外筒金具４４の絞り率は、外筒金具４４の絞り前後の寸法変化を、当初の外筒金具４４の外径で除した値に１００を掛けた数値である。

図４から明らかなように、上側ゴムストッパ部６０の外側面６４及び下側ゴムストッパ部６２の内側面６６の傾斜角度は、成形後において加硫品を脱型する際の抜き勾配としての意味も有している。

本実施形態においては、インナ金具４６が外筒金具４４に対し相対的に下向きに変位する際、上側ゴムストッパ部６０が下側ゴムストッパ部６２に当るまでは、ばね特性は線形ばね特性となる。
一方上側ゴムストッパ部６０が下側ゴムストッパ部６２に当ることによって、そこからの下向きの変位においてはばね特性が高ばね化する。
従って本実施形態の軸ばねゴム１４は、ばね特性線が図５（Ｂ）のＡで示しているように非線形のばね特性曲線となる。
尚図５（Ｂ）において、Ｂは図９に示す従来の軸ばねゴムのばね特性線を表している。

図に示しているように従来の軸ばねゴムのばね特性線Ｂは、変位の増大とともに荷重が比例して増大する線形ばね特性をなしている。
尚図５（Ｂ）において、横軸は図１の高さＨの変化を、また縦軸は荷重の変化を表している。
但し本実施形態の場合、図１における高さＨ＝２１３ｍｍの下で軸ばねゴム１４に加わる荷重がゼロとなる状態に軸ばねゴム１４が組み付けられている。このとき図１のコイルばね１２は一定量圧縮弾性変形している。

図５（Ａ）は、本実施形態におけるコイルばね１２のばね特性線を、図９に示す従来の軸ばねに用いられるコイルばねのばね特性線と比較して示している。
図５（Ａ）中のａは本実施形態のコイルばね１２のばね特性を、またｂは従来例のコイルばねの特性を示しており、図に示しているように本実施形態のコイルばね１２は、変位の増大とともに荷重が比例して増大する線形のばね特性をなしており、一方従来例のばね特性線Ｂは非線形のばね特性曲線をなしている。

図６は、軸ばねゴム１４とコイルばね１２とを組み合せて成る軸ばね１０のばね特性を、軸ばねゴム１４，コイルばね１２それぞれの単独のばね特性と併せて示したものである。
図６においてＡは軸ばねゴム１４のばね特性線を、ａはコイルばね１２のばね特性線を、またＣはそれらを合成した軸ばね１０全体のばね特性線を表している。

以上のように本実施形態の軸ばねゴム１４にあっては、変位初期においては上側ゴムストッパ部６０を下側ゴムストッパ部６２に対し非接触に保ったまま、インナ金具４６が外筒金具４４に対して相対的に下向きに変位する。
そして上側ゴムストッパ部６０が下側ゴムストッパ部６２に当った後においては、それら上側ゴムストッパ部６０及び下側ゴムストッパ部６２の弾性変形を伴ってインナ金具４６が外筒金具４４に対して更に下向きに相対変位する。

その変位に際して、上側ゴムストッパ部６０が下側ゴムストッパ部６２に当って後は、それらゴムストッパ部６０，６２のストッパ作用により、インナ金具４６の外筒金具４４に対する変位を抑制し、軸ばねゴム１４におけるゴム弾性体４８の過大な変位を規制することができる。
そしてゴム弾性体４８の過大な変位によってゴム弾性体４８、即ち軸ばねゴム１４の耐久性が低下するのを防ぎ、軸ばねゴム１４の耐久性を高く保持することができる。

本実施形態では、上側ゴムストッパ部６０と下側ゴムストッパ部６２とが、それぞれの先端部において部分的に径方向に重複しているに過ぎず、その重複部においてのみインナ金具４６の相対変位に伴う力を互いに及ぼすに過ぎないために、それら上側ゴムストッパ部６０及び下側ゴムストッパ部６２は、当接後においてそれぞれの付根から先端にかけて広い範囲に亘って上向き又は下向きに軟らかに弾性変形することができ、そのためにストッパタッチが軟らかく、またその後のストッパ特性もばね特性がそれほど急激には立ち上がらず、インナ金具４６の下向きの相対変位に伴って緩やかに連続的に増大する。

即ち本実施形態の上側ゴムストッパ部６０及び下側ゴムストッパ部６２は、軟らかなストッパ当り及びその後の各ゴムストッパ部６０，６２の大きな変形能に基づいて、軸ばねゴム１４のばね特性を、小変位時における線形の軟らかいばね特性から、各ゴムストッパ部６０，６２が当った後のより硬いばね特性へと変化させ、途中からばね特性曲線が立ち上がるような非線形のばね特性となすことができる。

かかる本実施形態によれば、軸ばねゴム１４をコイルばね１２と併用する場合において、コイルばね１２のばね特性を特に非線形特性としなくても良く、また軸ばねゴム１４のゴム特性を非線形特性とするに際して、特に軸ばねゴム１４が大型化しないため、従来用意されている狭い設置スペースにも支障なく軸ばね１０を設置することが可能となる。
また本実施形態では、ゴム弾性体４８の切欠部５４のスペースを有効に活用して、そこに上側ゴムストッパ部６０，下側ゴムストッパ部６２を設けているため、それら上側ゴムストッパ部６０，下側ゴムストッパ部６２を設けるための特別なスペースを確保するといった必要もない。
更に本実施形態によれば、ばね特性の非線形化のために軸ばねゴム１４及びコイルばね１２以外の別途の部品を必要としたり、その組付工程が余分に必要になるといったこともなく、所要部品を少なくし得、また上側ゴムストッパ部６０，下側ゴムストッパ部６２を含む軸ばねゴム１４が外部から視認可能であるため、メンテナンスも容易である。

またこの実施形態では、上側ゴムストッパ部６０及び下側ゴムストッパ部６２のそれぞれを、互いに上下方向に接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしていることから、ストッパ当りをより一層軟らかくできるとともに、ストッパ当りした後の初期のばね特性を、それまでのばね特性から緩やかに増大変化させることができ、軸ばねゴム１４のばね特性を非線形化することができる。

また本実施形態の製造方法によれば、上側ゴムストッパ部６０及び下側ゴムストッパ部６２の各先端部を径方向に部分的に重複させる状態で軸ばねゴム１４を容易に製造でき、且つ従来の工程に特別の工程を付加することなく軸ばねゴム１４を製造することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上記実施形態は、外筒金具４４が軸箱の側に固定で、インナ金具４６が台車枠の側に固定され、インナ金具４６が外筒金具４４に対して下向きに相対変位する場合の例であるが、外筒金具４４が台車枠の側に固定、インナ金具４６が軸箱の側に固定となるように軸ばねゴム１４が組み付けられる場合においては、外筒金具４４側の外側ゴムストッパ部を上側ゴムストッパ部として、またインナ金具４６側の内側ゴムストッパ部を下側ゴムストッパ部としてそれぞれ設け、外筒金具４４の下向きの相対変位によってそれらゴムストッパ部を互いに当接させるようになすといったことも可能である。

また上記実施形態では内側ゴムストッパ部としての上側ゴムストッパ部６０，外側ゴムストッパ部としての下側ゴムストッパ部６２ともにゴム単体で構成されているが、場合によってその内部に金属その他材質の硬質の部材を埋設してストッパ特性を適宜変化させるといったことも可能であるし、また内側ゴムストッパ部，外側ゴムストッパ部の形状を様々に変更することも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

１０軸ばね
１４軸ばねゴム
４４外筒金具
４６インナ金具
４８ゴム弾性体
５４切欠部
６０上側ゴムストッパ部
６２下側ゴムストッパ部
Ｓストッパ間隙

Claims

外筒金具及び中心部のインナ金具と、それら外筒金具とインナ金具との間に挟まれて該外筒金具及びインナ金具を弾性連結する状態に一体加硫接着されたゴム弾性体と、を有し、軸方向を上下方向に向けて鉄道車両の軸箱支持装置に組み込まれる鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴムであって、
前記ゴム弾性体には、周方向所定個所に該ゴム弾性体を軸方向に貫通した切欠部が設けてあるとともに、
該切欠部において、前記インナ金具に該インナ金具の外周面から径方向外方に延出する内側ゴムストッパ部が、また該内側ゴムストッパ部に対し前記軸方向の異なった位置で前記外筒金具に該外筒金具の内周面から径方向内方に延出する外側ゴムストッパ部がそれぞれ設けてあり、
且つそれら内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部は、それぞれの先端部が前記軸方向にストッパ間隙を形成する状態で、径方向において部分的に重複せしめられていて、前記外筒金具に対する前記インナ金具の上下方向の相対変位時に、それら内側ゴムストッパ部と外側ゴムストッパ部とが上下に当接してストッパ作用し、変位規制するようになしてあることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム。
請求項１において、前記内側ゴムストッパ部は、前記外側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしてあることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム。
請求項１，２の何れかにおいて、前記外側ゴムストッパ部は、前記内側ゴムストッパ部に向けて接近するにつれ径方向寸法を漸次増大する形状となしてあることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴム。
請求項１〜３の何れかの軸ばねゴムの製造方法であって、
前記ゴム弾性体を前記外筒金具及びインナ金具と一体に加硫成形するに際して、前記内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部を、各先端が径方向において重複しない形状で対応する前記外筒金具及びインナ金具に対して一体に加硫成形しておき、
しかる後、該外筒金具を絞り加工して縮径させることにより、前記内側ゴムストッパ部及び外側ゴムストッパ部の各先端部を径方向において部分的に重複させることを特徴とする鉄道車両用軸箱支持装置の軸ばねゴムの製造方法。