JP2012189127A - ゴムストッパ - Google Patents

Abstract

【課題】取り付けに好適な形状に設定しつつ、所望のストッパ特性に設定することのできるゴムストッパの提供。
【解決手段】一方の部材にボルト締結する保持金具３を設ける。他方の部材に当接するゴム部４を保持金具３で保持する。保持金具３に仕切壁８を形成して、ボルト孔７の周縁部とゴム部４を保持する保持部９とを仕切る。ゴム部４のゴム側当接面１２を仕切壁８の頂部よりも突出させる。ゴム部４の仕切壁８の近傍にすぐり部１３を形成する。すぐり部１３がゴム部４の耐久性を向上させる。ゴムストッパ１を適宜小型化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば鉄道車両の台車側にボルト締結され、台車側と車体側とを連結するリンク棒に当接して車体側の左右の動きを制限するゴムストッパに関するものである。

一般に、鉄道車両は、その台車が空気ばねなどを介して車体を上下方向に支持した構造とされ、さらに、例えば台車側と車体側とを駆動力やブレーキ力などの前後力を伝達するリンク棒で連結している。

また、図２４に示すように、台車側にゴムストッパ１０１を設けて、車体側の左右方向への変位が大きくなったとき、車体側の変位に伴って傾斜するリンク棒１０２の中央部にゴムストッパ１０１が当接するようにしている。ゴムストッパ１０１がリンク棒１０２に当接することにより、車体側の左右の動きが制限され、鉄道車両の水平方向の剛性が確保される。

このようなゴムストッパとしては、例えば特許文献１に、粘性体を封入して減衰性能を高め、乗り心地を改善するようにしたものが開示されている。

特開平１１−２０８４６８号公報

ところが、特許文献１のゴムストッパは、減衰効果が期待できるものの、その形状が減衰性能の他、ばね定数や耐久性などの種々のストッパ特性に与える影響が大きくなりやすいため、台車側への取り付けに好適な形状に設定しつつ、所望のストッパ特性に設定するのが難しくなりやすい。

本発明は、取り付けに好適な形状に設定しつつ、所望のストッパ特性に設定することのできるゴムストッパの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るゴムストッパは、複数の部材の相対的な変位を制限するためのものであり、複数の部材のうちの一方の部材にボルト締結される保持金具と、この保持金具に保持されて複数の部材のうちの他方の部材に当接するゴム部とを備え、その保持金具に、締結ボルトを挿通するボルト孔の周縁部とゴム部を保持する保持部とを仕切る仕切壁を形成したものである。さらに、ゴム部は、他方の部材に当接するゴム側当接面を仕切壁の頂部よりも突出させて設けると共に、仕切壁の近傍にすぐり部を形成したものである。

上記構成によれば、ゴム部のうち、保持金具の仕切壁の近傍にすぐり部を形成するので、仕切壁の近傍の局部応力を抑えてゴム部の耐久性を高めることができ、その分、ゴムストッパを適宜小型化することができる。しかも、ゴム部が他方の部材に強く当接することによってすぐり部が閉じられるので、ゴムストッパの大きさに応じてゴムの物性を適宜選択することにより、その強度特性やばね特性をすぐり部のないゴムストッパと同等の特性に設定することができる。これにより、ゴムストッパをその取り付けに好適な形状に設定して、取付ピッチの変更などを容易にしつつ、所望のストッパ特性に設定することができる。

また、ゴム側当接面を、他方の部材のうち、このゴム側当接面が当接する部位と面接触する形状に形成した構成も採用可能である。この構成によれば、ゴム側当接面を例えば曲面状に形成して他方の部材に面接触させるので、両者を線接触又は点接触させる場合よりも、応力の分散を図ってゴム部の強度及び耐久性を向上させることができる。

また、保持金具に、他方の部材に当接してゴム部の変形を制限する金具側当接面を形成し、この金具側当接面を、他方の部材のうち、この金具側当接面が当接する部位と面接触する形状に形成した構成も採用可能である。この構成によれば、金具側当接面を例えば曲面状に形成して他方の部材に面接触させるので、両者を線接触又は点接触させる場合よりも、応力の分散を図って保持金具の強度及び耐久性を向上させることができる。

また、上記のゴムストッパは、その取付箇所を特に限定されるものではないが、鉄道車両の台車側と車体側とを連結して前後方向力を伝達するリンク棒にゴム側当接面を当接させ、台車側に対するリンク棒の相対的な左右の動きを制限して車体側の左右の動きを制限するよう、台車側にボルト締結するものを例示することができる。このような台車側にボルト締結するゴムストッパは、その設置スペースが狭くなりやすく、しかも、ゴム側当接面にリンク棒が強くかつ繰り返し当接するので、本発明の構成を採用するのが特に好適である。

以上のとおり、本発明によると、ゴム部のうちの仕切壁の近傍にすぐり部を形成してゴム部の耐久性を高めるので、ゴムストッパを適宜小型化して、ゴムストッパをその取り付けに好適な形状に設定することができ、ゴムストッパの取付ピッチの変更などを容易にすることができる。しかも、ゴムストッパの大きさに応じてゴムの物性を適宜選択することにより、すぐり部のないゴムストッパと同等の所望のストッパ特性に設定することができる。

本発明に係るゴムストッパの斜視図 ゴムストッパの側面図 ゴムストッパの正面図 ゴムストッパの平面図 ゴムストッパの底面図 保持金具の斜視図 保持金具の側面図 保持金具の正面図 保持金具の平面図 保持金具の底面図 ゴム部の斜視図 ゴム部の側面図 ゴム部の正面図 ゴム部の平面図 ゴム部の底面図 すぐり部のないゴムストッパの斜視図 すぐり部のないゴムストッパの側面図 すぐり部のないゴムストッパの正面図 すぐり部のないゴムストッパの保持金具の斜視図 すぐり部のないゴムストッパのゴム部の斜視図 ゴムストッパの変形状態を示す図 すぐり部のないゴムストッパの変形状態を示す図 ゴムストッパのばね特性を示す図 鉄道車両の台車構造の模式図

以下、本発明に係るゴムストッパを実施するための形態について、図面を用いて説明する。

図１〜図５に示すように、ゴムストッパ１は、例えば、鉄道車両の台車側と車体側とを連結して前後方向力を伝達するリンク棒２に当接して、台車側に対するリンク棒２の相対的な左右の動きを制限して車体側の左右の動きを制限するためのものであり、台車側にボルト締結される保持金具３と、保持金具３に保持されてリンク棒２に当接するゴム部４とを備えている。

図６〜図１０に示すように、保持金具３は、例えば鋼製で、長方形の底板５の幅方向両側縁から側板６を立ち上げてなるＵ字形とされ、その底板５の幅方向中央部に、締結ボルトを挿通する二つのボルト孔７がボルト間隔（Ｐ）をあけて形成されている。

底板５の上面には、各ボルト孔７を長手方向中央側及び幅方向両側から囲むＵ字形の二つの仕切壁８が形成され、これらの仕切壁８がボルト孔７の周縁部と、底板５の上面のうちのゴム部４を保持する保持部９とを仕切るようになっている。

側板６の上縁は、リンク棒２に当接して、このリンク棒２によるさらなる押圧を阻止してゴム部４の変形を制限する金具側当接面１０とされ、その中央部が凹状かつ円弧状に形成されている。金具側当接面１０の曲率半径は、断面円形のリンク棒２の外周面の曲率半径と略同一に設定され、金具側当接面１０がリンク棒２に面接触するようになっている。また、金具側当接面１０の中央の底部分は、仕切壁８の頂部よりも高く設定され、リンク棒２が仕切壁８に当接するのを阻止する。

図１１〜図１５に示すように、ゴム部４は、略四角錐台のゴム体とされ、その底面が保持金具３の底板５と略同一形状とされている。ゴム部４の長手方向両側の中央部には、仕切壁８と干渉するのを避けるようＵ字形の切欠１１が形成され、この切欠１１の底部付近が仕切壁８の頂部外縁側を覆うように、保持金具３の保持部９にゴム部４が配置される。

ゴム部４の上面は、金具側当接面１０よりも突出する高さに形成されて、リンク棒２に当接してリンク棒２の相対的な動きを制限するゴム側当接面１２とされる。ゴム側当接面１２は、凹状かつ曲面状に形成されると共に、その曲率半径が断面円形のリンク棒２の外周面の曲率半径と略同一に設定されて、ゴム側当接面１２がリンク棒２に面接触するようになっている。

ゴム側当接面１２のうち、仕切壁８の近傍には、例えばゴム側当接面１２を略半楕円状に凹設してなるすぐり部１３が形成され、ゴム部４の変形が仕切壁８で拘束されることによって生じるゴム部４の局部応力を緩和するようになっている。すぐり部１３は、その底部が仕切壁８の頂部よりも高くなる深さ（Ｄ）に設定されると共に、仕切壁８よりも幅狭となる最大幅（Ｂ）に設定され、さらに、ゴム側当接面１２のうちの両側のすぐり部１３の間に残る部分の長さ（ａ）が例えばすぐり部１３と同程度の長さに設定される。

次に、ゴムストッパ１にリンク棒２を当接させたときの挙動をすぐり部のないゴムストッパ１４と比較して説明する。

まず、すぐり部のないゴムストッパ１４の構成について説明する。図１６〜図２０に示すように、ゴムストッパ１４は、本発明に係るゴムストッパ１とほぼ同じ構成であるが、ゴム部１５にすぐり部を形成することなく、仕切壁８の近傍を含む全範囲にゴム側当接面１６が形成されている。

図２１は、ゴムストッパ１のゴム側当接面１２にリンク棒２を押し付けたときのゴム部４の変形状態を図示したものであり、そのゴム部４の変形を１／４モデルのＦＥＭ解析により求めたものである。また、図２２は、ゴムストッパ１４のゴム側当接面１６にリンク棒２を押し付けたときのゴム部１５の変形状態を図示したものであり、そのゴム部１５の変形を１／４モデルのＦＥＭ解析により求めたものである。

図２１に示すように、ゴムストッパ１は、すぐり部１３を形成したことにより、ゴム部４のうちの仕切壁８の近傍部分の上下方向への圧縮が抑えられ、その分、長さ方向に伸びる変形も抑えられて、局部応力が例えば約２ＭＰａ程度に抑えられている。

これに対して、図２２に示すように、ゴムストッパ１４は、ゴム部１５のうちの仕切壁８の近傍部分が上下方向に強く圧縮されるのに伴って、長さ方向に大きく伸ばされると共に、仕切壁８を乗り越えてボルト側に食い込むように変形し、例えば約２０ＭＰａ程度の局部応力が発生している。

上記構成によれば、ゴム側当接面１２のうちの仕切壁８の近傍に、略半楕円状のすぐり部１３を形成している。これにより、リンク棒２がゴム側当接面１２に当接したとき、まず、すぐり部１３を除く部位にリンク棒２が接触し、その後、リンク棒２がより強く当接するにしたがって、すぐり部１３を仕切壁８から離れた部位から徐々に閉じるようにゴム部４が変形する。このように、すぐり部１３が、仕切壁８の近傍部分へのリンク棒２の接触を遅らせると共に、ゴムの変形を逃がす逃げ代となるので、ゴム部４が仕切壁８で拘束されることによる局部応力を低減して、ゴム部４の耐久性を向上させることができる。

ゴム部４の耐久性が向上することにより、ゴム側当接面１２の面積を適宜小さくすることができ、その分、ボルト間隔（Ｐ）の選択範囲を広くして、その広い範囲内でボルト間隔（Ｐ）を適宜設定することができる。例えば、すぐり部のないゴムストッパ１４のボルト間隔（Ｐ）を１７０ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲で設定するのに対し、すぐり部１３を形成したゴムストッパ１では、ボルト間隔（Ｐ）を１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の範囲で設定することができる。

また、リンク棒２を強く押し付けられることによって、すぐり部１３が閉じられるので、リンク棒２が強く当接したときのゴムストッパ１のばね特性をすぐり部のないゴムストッパ１４と同程度に設定することができる。なお、ゴム側当接面１２の面積を小さくすることによって、ゴム部４のばね定数が小さくなるが、この場合、ゴム側当接面１２の面積に応じて、ゴムの硬さを例えばＡ５０〜Ａ８０（タイプＡデュロメータ）の範囲で適宜設定することにより、すぐり部のないゴムストッパ１４と同程度のばね特性に設定することができる。

例えば、図２３において、すぐり部１３を設けたゴムストッパ１のばね特性１７と、すぐり部のないゴムストッパ１４のばね特性１８とは、ほぼ同じ特性を示している。ここで、図２３における縦軸はゴムストッパに加えた荷重の大きさを示し、横軸は各荷重に対応するゴムストッパの変位量を示す。

また、ゴム側当接面１２をリンク棒２と同程度の曲率半径に設定して面接触させるので、ゴム側当接面１２の全体に応力を分散させて、ゴム部４の強度及び耐久性を向上させることができる。

また、保持金具３の側板６に金具側当接面１０を形成するので、この金具側当接面１０を想定外の高負荷がかかった場合の最終ストッパとして機能させ、安全性をより高めることができる。しかも、金具側当接面１０をリンク棒２と同程度の曲率半径に設定して面接触させるので、金具側当接面１０の全体に応力を分散させて、最終ストッパとしての強度を向上させることができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、すぐり部１３の形状は、略半楕円状のものに限らず、球面状やテーパー状、直状のものなど、適宜設定することができる。

また、リンク棒２が円形でない場合であっても、その外周面と面接触するように金具側当接面１０及びゴム側当接面１２の形状を設定すればよく、さらに、リンク棒２と金具側当接面１０及びゴム側当接面１２とを線接触又は点接触させるものであってもよい。また、ストッパゴム１は、複数の部材の相対的な変位を制限するものであればよく、鉄道車両の台車側に装着してリンク棒２に当接させるものに限らず、他の用途に用いることもできる。

１ ゴムストッパ
２ リンク棒
３ 保持金具
４ ゴム部
５ 底板
６ 側板
７ ボルト孔
８ 仕切壁
９ 保持部
１０ 金具側当接面
１１ 切欠
１２ ゴム側当接面
１３ すぐり部
１４ ゴムストッパ
１５ ゴム部
１６ ゴム側当接面
１７ ゴムストッパ１のばね特性
１８ ゴムストッパ１４のばね特性

Claims (4)

1. 複数の部材の相対的な変位を制限するゴムストッパであって、前記複数の部材のうちの一方の部材にボルト締結される保持金具と、該保持金具に保持されて前記複数の部材のうちの他方の部材に当接するゴム部とを備え、前記保持金具に、締結ボルトを挿通するボルト孔の周縁部と前記ゴム部を保持する保持部とを仕切る仕切壁が形成され、前記ゴム部は、前記他方の部材に当接するゴム側当接面が前記仕切壁の頂部よりも突出して設けられると共に、前記仕切壁の近傍にすぐり部が形成されたことを特徴とするゴムストッパ。
2. 前記ゴム側当接面は、前記他方の部材のうちの当該ゴム側当接面が当接する部位と面接触する形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のゴムストッパ。
3. 前記保持金具に、前記他方の部材に当接してゴム部の変形を制限する金具側当接面が形成され、該金具側当接面は、他方の部材のうちの当該金具側当接面が当接する部位と面接触する形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のゴムストッパ。
4. 鉄道車両の台車側と車体側とを連結して前後方向力を伝達するリンク棒に前記ゴム側当接面を当接させ、台車側に対する前記リンク棒の相対的な左右の動きを制限して車体側の左右の動きを制限するよう、前記台車側にボルト締結されることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のゴムストッパ。

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