JP2015006836A - Ｕ字形サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができるサスペンションを、安価に提供する。【解決手段】複数のＵ字形ばね部１１０を放射状に配置すると共に、各Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａ及び下側端部１１０ｂを保持機構１２０，１３０で保持する。保持機構１２０，１３０は、外側固定板１２１，１３１と内側固定板１２２，１３２とを備える。更に、外側固定板１２１，１３１のボルト挿通孔１２１ｂ，１３１ｂ、Ｕ字型ばね部１１０の貫通孔１１１，１１２及び内側固定板１２２，１３２のボルト挿通孔１２２ｂ，１３２ｂをそれぞれ貫通するように、円筒形状のカラー１２６ａ，１３６ａが挿通される。そして、各Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａ及び下側端部１１０ｂは、コラムリング１２３，１３３に当接する。【選択図】図３

Description

本発明は、運搬貨物等に与えられる衝撃や振動等を緩和するサスペンションに関する。

乗り物や貨物運搬車両には、地面やエンジン等から搭乗者や搭載物に伝わる衝撃や振動を緩和するために、サスペンションが使用される。

従来より、乗り物や貨物運搬車用のサスペンションとしては、金属サスペンションやエアーサスペンション等が知られていた。

金属サスペンションとは、金属製のコイルばねを使用したサスペンションである（例えば、特許文献１参照）。

エアーサスペンションとは、袋状に形成したエラストマの中に気体を封入したてなるサスペンションである。

特開２００８−２０２７３８号公報

金属サスペンションは、コイルばねが軸方向にのみ変形するように構成されている。このため、金属サスペンションは、ばねの変形に伴う加重の分散が起き難く、従って、水平方向の衝撃や振動に対する緩衝が不十分になり易いという欠点がある。

これに対して、エアーサスペンションは、水平方向や捻れ方向の衝撃や振動に対しても、十分な緩衝を行うことが可能である。しかしながら、エアーサスペンションは、エアーコンプレッサを必要とするため、構造が複雑で、高価である。ここで、例えば電気機関車にはエアーブレーキ用のエアーコンプレッサが搭載されているが、これをエアーサスペンションにも使用することは、エアーコンプレッサの能力からして困難である。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、全方向の衝撃や振動に対して良好な緩衝効果を得ることができるサスペンションを、安価に提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るＵ字形サスペンションは、放射状に配置され、非荷重状態で略Ｕ字形状を呈する、複数のＵ字形ばね部と、該複数のＵ字形ばね部の第１の端部をそれぞれ保持する第１の保持機構と、該第１の保持機構に対向して配置され、前記複数のＵ字形ばね部の第２の端部をそれぞれ保持する第２の保持機構とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明に係るＵ字形サスペンションは、上記請求項１に記載の構成に加え、前記第１、第２の保持機構が、前記Ｕ字形ばね部の前記第１、第２の端部を、該第１、第２の端部を結ぶ直線方向への移動が自在となるように保持することを特徴とする。

請求項３の発明に係るＵ字形サスペンションは、請求項２に記載の構成に加え、前記第１、第２の保持機構が、前記Ｕ字形ばね部の前記第１、第２の端部の外側面に対向する外側固定板と、前記第１、第２の端部の内側面に対向する内側固定板と、前記第１、第２の端部に設けられた貫通孔を貫通して、前記外側固定板及び前記内側固定板にネジ止めされるネジ止め機構と、前記外側固定板と前記内側固定板との間に配置されて、該外側固定板又は該内側固定板に前記第１、第２の端部を当接させる介在部材とを備えることを特徴とする。

請求項４の発明に係るＵ字形サスペンションは、請求項３に記載の構成に加え、前記介在部材が環状部材であることを特徴とする。

請求項５の発明に係るＵ字形サスペンションは、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成に加え、前記第１の保持機構は、前記Ｕ字形ばね部が前記第１、第２の端部が近づく方向に所定量変位したときに、前記第２の保持機構に当接する、センターブロックを備えることを特徴とする。

請求項６の発明に係るＵ字形サスペンションは、請求項１乃至５のいずれかに記載の構成に加え、前記Ｕ字形ばね部が、複数の略Ｕ字形状の弾性材を重ね合わせて構成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、放射状に配置された複数のＵ字形ばね部で荷重を吸収するので、衝撃や振動を全方向に分散させることができ、且つ、構造が簡単で安価である。

加えて、請求項１の発明によれば、Ｕ字形ばね部を使用することにより、サスペンションの全高を短くすることができる。

請求項２の発明によれば、Ｕ字形ばね部の疲労破壊を抑制することができる。

請求項３、４の発明によれば、簡単且つ安価に、請求項２の構成を得ることができる。

請求項５の発明によれば、Ｕ字形ばね部の変位を所定量以下に抑えることができるので、Ｕ字形ばね部の永久変形を防止することができる。

請求項６の発明によれば、Ｕ字形ばね部に衝撃や振動が加わったときに、Ｕ字形弾性材間で摩擦力を発生させることができ、該摩擦力によって該衝撃や振動を減衰させることができる。

加えて、請求項６の発明によれば、厚みの小さい弾性材を複数枚重ねることによって、所望のばね定数のＵ字形ばね部を得ることができる。これにより、同じばね定数のＵ字形ばね部を、厚みの大きい１枚の弾性材で構成する場合と比較して、耐久性を向上させることができる。

実施の形態１に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示す平面図である。 実施の形態１に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示す図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。 実施の形態１に係るＵ字形ばね部を概略的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。 実施の形態１に係るＵ字形サスペンションが変位した状態を示す断面図である。 実施の形態２に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示す側面図である。

［発明の実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係るＵ字形サスペンションについて、図１乃至図５を用いて説明する。

図１乃至図３は、この実施の形態１に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示しており、図１は斜視図、図２は平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。また、図４は、この実施の形態１に係るＵ字形ばね部を概略的に示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。

図１乃至図３に示したように、この実施の形態１に係るＵ字形サスペンション１００は、複数（ここでは８個）のＵ字形ばね部１１０を備えている。これらのＵ字形ばね部１１０は、放射状に配置されている。

Ｕ字形ばね部１１０のサイズは特に限定されないが、ここでは、高さＨを１００ｍｍ、奥行きＤを２００ｍｍ、幅Ｗを２０ｍｍ、板圧Ｔを４ｍｍ、曲率半径Ｒを５０ｍｍとした（図４（ａ）、（ｂ）参照）。

Ｕ字形ばね部１１０は、例えば、鋼鉄板（例えばＪＩＳ規格のＳＫ５）を高温でＵ字形状に曲げ加工し、更に、焼き入れ及び焼き鈍しによって応力を零にすることで、作製できる。このようにして作製したＵ字型ばね部１１０は、荷重の無い状態でも、Ｕ字形状を有する。

Ｕ字形ばね部１１０の一方の端部（ここでは、上側端部１１０ａ）には貫通孔１１１が、他方の端部（ここでは、下側端部１１０ｂ）には貫通孔１１２が、それぞれ形成されている。

保持機構１２０は、本発明の「第１の保持機構」に相当し、各Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａを保持する。このために、保持機構１２０は、外側固定板１２１と、内側固定板１２２と、コラムリング１２３とを備えている。

外側固定板１２１は、例えばアルミニウム合金等で形成されており、Ｕ字形ばね部１１０の一方の端部の外側面（ここでは、上側端部１１０ａの上面）と対向するように配置される。この外側固定板１２１の外縁部下側には、図３に示したように、段差部１２４が設けられている。また、外側固定板１２１は、中心部に配置されたボルト挿通孔１２１ａと、外縁に沿って配置された複数の（ここでは８個）ボルト挿通孔１２１ｂとを、それぞれ備えている。更に、外側固定板１２１の、ボルト挿通孔１２１ｂよりも内側には、複数（ここでは８個）の取付用挿通孔１２１ｃが設けられている。

一方、内側固定板１２２は、例えばステンレス鋼等で形成されており、Ｕ字形ばね部１１０の一方の端部の内側面（ここでは、上側端部１１０ａの下面）と対向するように配置される。この内側固定板１２２は、上記ボルト挿通孔１２１ａ，１２１ｂ及び取付用挿通孔１２１ｃと対向する位置に配置された、ボルト挿通孔１２２ａ，１２２ｂ及び取付用挿通孔１２２ｃを備えている。

図３に示したように、外側固定板１２１と内側固定板１２２とは、中央部が当接するように配置される。そして、ボルト挿通孔１２１ａ，１２２ａにボルト１２５ａが挿通されて、ナット１２５ｂで締め付け固定される。

外側固定板１２１の段差部１２４は、所定の空間を隔てて、内側固定板１２２の外縁部と対向する。この段差部１２４には、Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａが配置される。更に、外側固定板１２１のボルト挿通孔１２１ｂ、Ｕ字型ばね部１１０の貫通孔１１１及び内側固定板１２２のボルト挿通孔１２２ｂをそれぞれ貫通するように、円筒形状のカラー１２６ａが挿通される。これにより、Ｕ字型ばね部１１０の上側端部１１０ａは、保持機構１２０に、垂直移動自在に保持される。そして、カラー１２６ａの貫通孔に、ボルト１２６ｂが挿通されて、ナット１２６ｃで締め付け固定される。
コラムリング１２３は、例えば鋼鉄で環状に形成されており、Ｕ字型ばね部１１０と内側固定板１２２との間に配置される。このコラムリング１２３に当接した状態で、Ｕ字型ばね部１１０の上側端部１１０ａは、保持機構１２０に保持される。

取付用挿通孔１２１ｃ，１２２ｃは、Ｕ字形サスペンション１００を、例えば輸送コンテナ等に固定するために使用される。

保持機構１３０は、本発明の「第２の保持機構」に相当し、各Ｕ字形ばね部１３０の下側端部１１０ｂを保持する。このために、保持機構１３０は、外側固定板１３１と、内側固定板１３２と、コラムリング１３３とを備えている。

外側固定板１３１は、例えばアルミニウム合金等で形成されており、Ｕ字形ばね部１１０の他方の端部の外側面（ここでは、下側端部１１０ｂの下面）と対向するように配置される。この外側固定板１３１の外縁部上側には、段差部１３４が設けられている。また、外側固定板１３１は、中心部に配置されたボルト挿通孔１３１ａと、外縁に沿って配置された複数の（ここでは８個）ボルト挿通孔１３１ｂとを、それぞれ備えている。更に、外側固定板１３１の、ボルト挿通孔１３１ｂよりも内側には、複数（ここでは８個）の取付用挿通孔１３１ｃが設けられている。

一方、内側固定板１３２は、例えばステンレス鋼等で形成されており、Ｕ字形ばね部１１０の他方の端部の内側面（ここでは、下側端部１１０ｂの上面）と対向するように配置される。この内側固定板１３２は、上記ボルト挿通孔１３１ａ，１３１ｂ及び取付用挿通孔１３１ｃと対向する位置に配置された、ボルト挿通孔１３２ａ，１３２ｂ及び取付用挿通孔１３２ｃを備えている。

図３に示したように、外側固定板１３１と内側固定板１３２とは、中央部が当接するように配置される。そして、ボルト挿通孔１３１ａ，１３２ａにボルト１３５ａが挿通されて、ナット１３５ｂで締め付け固定される。

外側固定板１３１の段差部１３４は、所定の空間を隔てて、内側固定板１３２の外縁部と対向する。この段差部１３４には、Ｕ字形ばね部１１０の下側端部１１０ｂが配置される。更に、外側固定板１３１のボルト挿通孔１３１ｂ、Ｕ字型ばね部１１０の貫通孔１１２及び内側固定板１３２のボルト挿通孔１３２ｂをそれぞれ貫通するように、円筒形状のカラー１３６ａが挿通される。これにより、Ｕ字型ばね部１１０の下側端部１１０ｂは、保持機構１３０に、垂直移動自在に保持される。そして、カラー１３６ａの貫通孔に、ボルト１３６ｂが挿通されて、ナット１３６ｃで締め付け固定される。

コラムリング１３３は、例えば鋼鉄で環状に形成されており、Ｕ字型ばね部１１０と内側固定板１３２との間に配置される。このコラムリング１３３に当接した状態で、Ｕ字型ばね部１１０の下側端部１１０ｂは、保持機構１３０に保持される。

取付用挿通孔１３１ｃ，１３２ｃは、Ｕ字形サスペンション１００を、例えば輸送車両等に固定するために使用される。

また、図３に示したように、保持機構１２０の中央下面には、センターブロック１４０が設けられている。このセンターブロック１４０は、アルミニウムブロック１４１と、緩衝部１４２とを備えている。アルミニウムブロック１４２は、上側補助板１５１を介して、保持機構１２０の内側固定板１２２に、ボルト１２５ａを用いて固定されている。緩衝部１４２は、ゴム等の弾性体で形成されており、アルミニウムブロック１４２の下面に固定されている。センターブロック１４０と下側補助板１５２との距離は、例えば２０〜３０ｍｍである。このセンターブロック１４０は、過剰な衝撃や振動によってＵ字形ばね部１１０が大きく変位したときに、下側補助板１５２に当接して、それ以上の変位を防止する。これにより、Ｕ字形ばね部１１０の変位が弾性限界点を超えることによる、永久変形を防止することができる。

図５は、衝撃や振動によってＵ字形ばね部１１０が変位した状態を概念的に示す断面図である。

上述のように、Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａ及び下側端部１１０ｂは、コラムリング１２３，１３３に接した状態で、保持されている。このため、図５に示したように、Ｕ字形ばね部１１０が変位したとき、端部１１０ａ，１１０ｂは、コラムリング１２３，１３３との接触部を支点として傾斜する。これにより、Ｕ字形ばね部１１０の荷重応力がＵ字形ばね部１１０の湾曲部分全域に分散して、応力集中が緩和される。この結果、Ｕ字形ばね部１１０の疲労破壊が生じ難くなり、クラッキングの発生等を抑制することができる。

以上のような構造のＵ字形サスペンション１００によれば、放射状に配置された複数のＵ字形ばね部１１０で衝撃や振動を吸収することができ、従って、これら衝撃や振動を全方向に分散させることができる。従って、この実施の形態１によれば、上下方向、回転方向、ねじり方向のいずれについても、衝撃や振動を吸収することが可能である。

また、この実施の形態１によれば、構造が簡単で、製造コストが非常に安価である。特に、非荷重状態でＵ字形状のばねを使用することにより、通常の板ばねを付勢力に抗してＵ字形状に湾曲させた状態に固定・保持する作業と比較して、組立工程が非常に容易である。更には、エアーサスペンションと異なり、エアコンプレッサが不要であるため、構造や取り扱いが簡単である。

加えて、上述のように、この実施の形態１では、コラムリング１２３，１３３を用いて、Ｕ字形ばね部１１０の上側端部１１０ａ及び下側端部１１０ｂを、段差部１２４，１３４に当接させる構造としたので、Ｕ字形ばね部１１０の耐久性を向上させることができる。

更に、この実施の形態１では、センターブロック１４０を設けたので、Ｕ字形ばね部１１０の、上側端部１１０ａと下側端部１１０ｂとが近づく方向への変位を所定量以下に抑えることができ、これにより、Ｕ字形ばね部１１０の永久変形を防止することができる。
［発明の実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２に係るＵ字形サスペンションについて、図６を用いて説明する。

図６は、この実施の形態２に係るＵ字形サスペンションの構造を概略的に示す断面図であり、上記図２のＡ−Ａ断面に対応している。図６において、図３と同じ符号を付した構成要素は、それぞれ図３と同じものを示している。

図６に示したように、この実施の形態２に係るＵ字形サスペンション６００は、各Ｕ字形ばね部６１０を、それぞれ、複数（ここでは、２個）のＵ字形弾性材６１１，６１２によって構成した。これらのＵ字形弾性材６１１，６１２は、Ｕ字形弾性材６１１の内側面とＵ字形弾性材６１２の外側面とが重ね合わされるように構成されている。

このような構成によれば、Ｕ字形ばね部６１０に衝撃や振動が加わったときに、Ｕ字形弾性材６１１，６１２間で、摩擦力を発生させることができる。そして、この摩擦力によって、Ｕ字形ばね部６１０の衝撃や振動を減衰させることができる。従って、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と比較して、衝撃や振動の吸収能力を、更に高めることができる。

なお、この実施の形態２では、２個のＵ字形弾性材６１１，６１２から１個のＵ字形ばね部６１０を構成したが、３個以上のＵ字形弾性材から１個のＵ字形ばね部６１０を構成することも可能である。

上述の各実施の形態１、２では、コラムリング１２３，１３３を、内側固定板１２２，１３２とＵ字型ばね部１１０，６１０との間に配置したが、外側固定板１２１，１３１とＵ字型ばね部１１０，６１０との間に配置してもよい。

また、上述の各実施の形態１、２では、コラムリング１２３，１３３を、カラー１２６ａ，１３６よりも外側に配置したが、カラー１２６ａ，１３６よりも内側に配置してもよい。

上述の各実施の形態１、２では、Ｕ字型ばね部１１０，６１０の数を８個としたが、この個数は特に限定されず、複数個であればよい。

また、Ｕ字型ばね部１１０，６１０の形状は、略Ｕ字形状であればよく、例えば、Ｕ字よりも曲率の大きいものや、半円形のものであってもよい。

更に、上述の各実施の形態１、２において、Ｕ字形ばね部の永久変形が問題にならない場合は、センターブロック１４０を設けなくてもよい。

１００，６００ Ｕ字形サスペンション
１１０，６１０ Ｕ字形ばね部
１１１，１１２，１２１，１２２ 貫通孔
１２０，１３０ 保持機構
１２１，１３１ 外側固定板
１２２，１３２ 内側固定板
１２３，１３３ コラムリング
１４０ センターブロック
１５１ 上側補助板
１５２ 下側補助板
６１１，６１２ Ｕ字形弾性材

Claims (6)

1. 放射状に配置され、非荷重状態で略Ｕ字形状を呈する、複数のＵ字形ばね部と、
   該複数のＵ字形ばね部の第１の端部をそれぞれ保持する第１の保持機構と、
   該第１の保持機構に対向して配置され、前記複数のＵ字形ばね部の第２の端部をそれぞれ保持する第２の保持機構と、
   を備えることを特徴とするＵ字形サスペンション。
2. 前記第１、第２の保持機構は、前記Ｕ字形ばね部の前記第１、第２の端部を、該第１、第２の端部を結ぶ直線方向への移動が自在となるように保持することを特徴とする請求項１に記載のＵ字型サスペンション。
3. 前記第１、第２の保持機構は、
   前記Ｕ字形ばね部の前記第１、第２の端部の外側面に対向する外側固定板と、
   前記第１、第２の端部の内側面に対向する内側固定板と、
   前記第１、第２の端部に設けられた貫通孔を貫通して、外側固定板及び前記内側固定板にネジ止めされるネジ止め機構と、
   前記外側固定板と前記内側固定板との間に配置されて、該外側固定板又は該内側固定板に前記第１、第２の端部を当接させる介在部材と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のＵ字形サスペンション。
4. 前記介在部材は、環状部材であることを特徴とする請求項３に記載のＵ字型サスペンション。
5. 前記第１の保持機構は、前記Ｕ字形ばね部が前記第１、第２の端部が近づく方向に所定量変位したときに、前記第２の保持機構に当接する、センターブロックを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＵ字形サスペンション。
6. 前記Ｕ字形ばね部は、複数の略Ｕ字形状の弾性材を重ね合わせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＵ字形サスペンション。

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