JP2016173130A - Axle spring with fireproof cover - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大型建機や、大型船舶や、車両用、特に鉄道車両に好適に用いられる、難燃性に優れた軸ばねに関するものである。 The present invention relates to a shaft spring excellent in flame retardancy, which is suitably used for large construction machines, large ships, vehicles, and particularly railway vehicles.
従来、鉄道車両には、特許文献1に記載されるように、蛇行動や上下動時の衝撃を吸収緩和するために、台車枠と車軸側部材との間に軸ばねが介装されている。近年、欧州においては、様々な分野において防炎要件が厳しくなってきており、鉄道車両についても、新基準であるEN45545−2が制定されるに至っている。軸ばねは、ゴム状弾性体が使用されており、ゴム状弾性体について上記基準をクリアすることが要求される。上記基準では、ハロゲン含有ガスの発生量も厳しく制限される。ハロゲンを含まずに、上記基準を満たす樹脂として、たとえば、特許文献2に示すように、シリコーン系材料を使用することが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in
しかしながら、軸ばねのように荷重がかかる過酷な環境下で使用されるゴム状弾性体において、現行品の耐久性及び機械的特性を保持しつつ、上記基準をも満足するレベルのものは得られていないのが現状である。 However, a rubber-like elastic body used in a harsh environment where a load is applied like a shaft spring has a level that satisfies the above standards while maintaining the durability and mechanical characteristics of the current product. The current situation is not.
そこで、本発明においては、現行品の耐久性及び機械的特性を保持しつつ、難燃性を向上させることが可能な軸ばねを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a shaft spring capable of improving flame retardancy while maintaining the durability and mechanical characteristics of the current product.
上記課題を解決するため、本発明の一態様として、ゴム状弾性体を有する軸ばねと、前記軸ばねに対し、前記ゴム状弾性体を気密に囲むように取り付けられた筒状の防火カバーとを備え、前記防火カバーは難燃性を有し、前記防火カバー内が不活性ガスで充填されたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, as one aspect of the present invention, a shaft spring having a rubber-like elastic body, and a cylindrical fireproof cover attached to the shaft spring so as to airtightly surround the rubber-like elastic body; The fireproof cover has flame retardancy, and the fireproof cover is filled with an inert gas.
上記構成によれば、難燃性を有する防火カバーによってゴム状弾性体を囲むため、軸ばね全体としての難燃性を高めることができる。さらに、ゴム状弾性体として従来の材料を使用することができるため、耐久性及び機械的特性を保持することが可能となる。 According to the said structure, since a rubber-like elastic body is enclosed by the fireproof cover which has a flame retardance, the flame retardance as the whole shaft spring can be improved. Furthermore, since a conventional material can be used as the rubber-like elastic body, durability and mechanical characteristics can be maintained.
さらに、上記態様では、防火カバー内を不活性ガスで充填したため、炎によって防火カバーの一部が破損した場合であっても、防火カバー内部に充填された不活性ガスにより、ゴム状弾性体の着火を遅らせることができる。不活性ガスは、ゴム状弾性体と、防火カバーとの間の空間に充填することができる。 Further, in the above aspect, since the inside of the fireproof cover is filled with the inert gas, even if a part of the fireproof cover is damaged by the flame, the inert gas filled in the fireproof cover causes the rubber-like elastic body. Ignition can be delayed. The inert gas can be filled in a space between the rubber-like elastic body and the fireproof cover.
また、防火カバーの上端部及び下端部は、締付バンドによって軸ばねに止着することもできる。これにより、気密性をより向上させることができ、長期間にわたって防火カバー内を不活性ガスで充填することができる。 Moreover, the upper end part and lower end part of a fireproof cover can also be fixed to a shaft spring by a fastening band. Thereby, airtightness can be improved more and the inside of a fireproof cover can be filled with an inert gas over a long period of time.
また、防火カバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、ガス供給装置からの不活性ガスの供給を制御する制御部とが設けられた構成を採用することも可能である。時間経過とともに、防火カバー内の不活性ガスが徐々に空気と置換されるため、制御部は、所定時間経過ごとに防火カバー内に不活性ガスを供給することで、常時、防火カバー内の不活性ガス濃度を一定以上に保つことができる。 It is also possible to employ a configuration in which a gas supply device that supplies an inert gas into the fireproof cover and a control unit that controls the supply of the inert gas from the gas supply device are provided. Since the inert gas in the fire cover is gradually replaced with air as time elapses, the control unit supplies the inert gas into the fire cover every time a predetermined time elapses. The active gas concentration can be kept above a certain level.
さらに、防火カバー内のガスを排気する排気路を設け、排気路は、制御部によって開閉制御され、制御部は、防火カバー内に不活性ガスを供給するときに、排気路を開放し、不活性ガスの供給を停止するときに前記排気路を閉鎖する構成とすることができる。これにより、防火カバー内に侵入した空気を速やかに排気して、不活性ガスに再置換することが可能となる。 Further, an exhaust path for exhausting the gas in the fireproof cover is provided, and the exhaust path is controlled to be opened and closed by the control unit. When the inert gas is supplied into the fireproof cover, the control unit opens the exhaust path and The exhaust path can be closed when the supply of the active gas is stopped. This makes it possible to quickly exhaust the air that has entered the fireproof cover and replace it with an inert gas.
また、防火カバー内の異常を検知する異常検知センサを設け、制御部は、異常検知センサが異常を検知したときに、ガス供給装置から防火カバー内に不活性ガスを供給することも可能である。具体的には、防火カバーが炎によって一部破損したときに、ガス供給装置から連続して不活性ガスを供給することで、消火若しくは軸ばねの燃焼を遅延化することが可能となる。 In addition, an abnormality detection sensor for detecting an abnormality in the fire cover is provided, and the control unit can supply an inert gas from the gas supply device into the fire cover when the abnormality detection sensor detects an abnormality. . Specifically, when the fireproof cover is partially broken by a flame, it is possible to delay the fire extinguishing or the combustion of the shaft spring by continuously supplying the inert gas from the gas supply device.
本発明では、軸ばねのゴム状弾性体を気密に囲むように難燃性を有する防火カバーを取付けて、防火カバー内を不活性ガスで充填したため、耐久性及び機械的特性を保持しつつ、軸ばね全体としての難燃性を高めることができる。 In the present invention, a fireproof cover having flame resistance is attached so as to airtightly surround the rubber-like elastic body of the shaft spring, and the inside of the fireproof cover is filled with an inert gas, so that durability and mechanical characteristics are maintained, The flame retardance of the whole shaft spring can be increased.
[第1実施形態]
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示す鉄道車両用の防火カバー付き軸ばねの正面図であり、右半分は断面を示す。図示のように、本実施形態の防火カバー付き軸ばねは、コニカルストッパー型の軸ばねに防火カバーが取り付けられた構成とされている。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a shaft spring with a fire protection cover for a railway vehicle showing a first embodiment of the present invention, and the right half shows a cross section. As shown in the figure, the shaft spring with a fire cover according to the present embodiment is configured such that a fire cover is attached to a conical stopper type shaft spring.
軸ばねは、軸ばねの中心軸CA上に配置される中心材1と、中心材1と同心上に配置される外筒2と、中心材1と外筒2との間に介装される弾性部3と、中心材1から下方に突設された芯軸4とを備えている。弾性部3は、ゴム状弾性体からなる弾性層5と、中間筒6とが交互に積層された積層ゴム構造とされ、中心材1及び外筒2とともに一体的に加硫成形される。
The shaft spring is interposed between the
具体的に、中心材1は円錐台形に形成され、その外周の全周にわたって弾性層5が環状に設けられ、断面ハ字状に形成される。弾性層5の外周側に外形が円錐台形状の金属等の硬質材料からなる中間筒6が配される。このように、弾性層5と中間筒6とが交互に配された積層ゴム構造をとることで弾性部3が形成される。軸ばねは、鉄道車両における車輪の中心の前後両側のそれぞれの位置において、中心軸CAを上下垂直姿勢にした状態で台車枠(車体側部材の一例)と軸箱(車軸側部材の一例)との間に介装して用いられる。
Specifically, the
上記構成の軸ばねに取り付けられる防火カバー7は、EN45545−2をクリアする難燃性を備えた弾性体から構成される。なお、防火カバー自体には、外部から荷重がかからず、軸ばねの変位に追随可能な程度の可撓性を有していればよいため、弾性体組成物として使用可能な材料の選択範囲は、弾性部3を構成するゴム状弾性体の材料に比べて広く、適宜調製することが可能である。
The
具体的には、ゴム状弾性体組成物に、水酸化アルミニウム等の無機フィラーを配合することが可能である。また、リン酸化合物やアミン化合物等の難燃剤を併用することもできる。また、ポリマーとして、天然ゴムや合成ゴムのほかに、特許文献2に示すようなシリコーン系材料を使用することができる。また、難燃性基材(織布、不織布)を用い、これにゴム状弾性体組成物を含浸又は塗布したものを使用することも可能である。
Specifically, an inorganic filler such as aluminum hydroxide can be blended with the rubber-like elastic composition. Moreover, flame retardants, such as a phosphoric acid compound and an amine compound, can also be used together. In addition to natural rubber and synthetic rubber, a silicone material as shown in
防火カバー7は、上下開口を備えた円筒状に形成され、防火カバーの下側は下に行くほど、径が小さくなる漏斗状に形成される。このような形状とすることで、防火カバー7を一体的に成形することができる。防火カバー7は、下端部7bが弾性部3の下端部に締付バンド8によって止着され、上端部7aが外筒2の外周面に締付バンド8によって止着される。
The
締付バンド8は、図2に示すように、金属製又は合成樹脂製の帯状材を円状に湾曲させてなり、両端部を半径方向外方に折曲して互いに相対する折曲部9,9を形成し、両方の折曲部9に貫通穴を形成してボルト及びナット等の締結部材11を用いて締め込む構成とされる。
As shown in FIG. 2, the
なお、締付バンド8は、防火カバー7の上端部及び下端部を全周にわたって均一に締め付け可能であれば、特に制限なく使用することができる。 上記構成以外の例として、ジュビリー(登録商標)バンドを用いることができる。ジュビリーバンドは、一端に筒状のハウジングが固定された金属製又は合成樹脂製のバンドから構成される。
The tightening
ハウジングの内部には、表面にウォームネジ山が形成されたスクリューが回転自在に配置されている。スクリューは回転軸の方向がバンドの長さ方向に一致するように設けられる。一方、バンドの他端には、スクリューのウォームネジ山に噛合可能な複数の溝部が形成されている。そして、バンドの他端をハウジング内に導入してスクリューと溝部を噛合させつつ、スクリューを回転させることにより締付バンドを締め込むことが可能となる。 Inside the housing, a screw having a worm screw thread formed on its surface is rotatably arranged. The screw is provided so that the direction of the rotation axis coincides with the length direction of the band. On the other hand, the other end of the band is formed with a plurality of grooves that can mesh with the worm threads of the screw. Then, it is possible to tighten the tightening band by introducing the other end of the band into the housing and meshing the screw with the groove and rotating the screw.
防火カバー7を軸ばねに取り付ける場合、先ず、防火カバー7の下端部7b又は上端部7aを所定位置に装着して、締付バンド8で締め付けて止着する。次いで、防火カバー7の他方端部を所定位置に装着する。このとき、他方端部の一部をずらして不活性ガスの供給ノズルを防火カバー7内に挿し入れ、ノズルから不活性ガスを供給する。防火カバー7内の空気がパージされ、不活性ガスで充填された後、ノズルを外してずらした防火カバーを元に戻して締付バンド8で締め付けて止着する。
When attaching the
これにより、弾性部3は防火カバー7によって気密に囲まれ、防火カバー7内に不活性ガスが充填された状態を長期間保持することができる。なお、不活性ガスとしては、窒素やヘリウム等を使用することができる。
Thereby, the
[第2実施形態]
図3は、本発明の第2実施形態を示す鉄道車両用の防火カバー付き軸ばねの正面図であり、右半分は断面を示す。本実施形態では、防火カバー内に不活性ガスを供給するガス供給装置と、防火カバー内のガスを排気する排気路と、ガス供給装置からの不活性ガスの供給及び排気路の開閉を制御する制御部が設けられた点が特徴とされており、その他の構成は第1実施形態と同様とされる。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a front view of a shaft spring with a fireproof cover for a railway vehicle showing a second embodiment of the present invention, and the right half shows a cross section. In the present embodiment, a gas supply device that supplies an inert gas into the fire cover, an exhaust path that exhausts the gas in the fire cover, and the supply of the inert gas from the gas supply device and the opening and closing of the exhaust path are controlled. A feature is that a control unit is provided, and other configurations are the same as those in the first embodiment.
図示のごとく、本実施形態では、ガス供給装置12と、排気路13と、ガス供給装置12からの不活性ガスの供給および排気路13の開閉を制御する制御部14が設けられている。ガス供給装置12としては不活性ガスボンベが用いられ、制御部14はマイコンから構成される。
As illustrated, in the present embodiment, a
第1実施形態では、防火カバー7を軸ばねに装着する前に、防火カバー7内の空気を不活性ガスに置換していたが、本実施形態では、防火カバー7を軸ばねに装着した後に、ガス供給装置12からガスを供給する。その際に、制御部14は、排気路13を開放する。これにより、防火カバー7内の空気を速やかに不活性ガスに置換することが可能となる。
In the first embodiment, before the
防火カバー7におけるガス供給装置12の接続位置と、排気路13の形成位置とは、中心軸CAを挟んで対称位置に配するのが好ましい。このような配置とすることで、防火カバー7内の空気を効率よく不活性ガスに置換することができる。
It is preferable that the connection position of the
防火カバー7内の不活性ガスは、時間経過と共に徐々に空気と置換される。そこで、本実施形態では、制御部14は、所定時間経過ごとに防火カバー7内に不活性ガスを供給するようにした。これにより、常時、防火カバー7内の不活性ガス濃度を一定以上に保つことができる。なお、制御部14は、所定時間ごとに不活性ガスを供給するときは、排気路13も開放する。これにより、効率よく不活性ガスを再充填することができる。
The inert gas in the
不活性ガスの供給方法については、上記方法のほかに、微量の不活性ガスを供給し続けることも可能である。この場合、排気路13を閉鎖したままとすることができる。防火カバー7内が一定圧以上になると、防火カバー7の上端部又は可端部の隙間から不活性ガスが排気される。防火カバー7内の不活性ガスを排気するベント弁のような圧力調整装置を設けることもできる。これにより、防火カバー7内が過剰圧力となることを防止することができる。
Regarding the inert gas supply method, in addition to the above-described method, it is also possible to continue supplying a trace amount of inert gas. In this case, the
[第3実施形態]
図4は、本発明の第3実施形態を示す鉄道車両用の防火カバー付き軸ばねの正面図であり、右半分は断面を示す。本実施形態では、防火カバー内の異常を検知する異常検知センサが設けられ、制御部が異常検知センサからの信号によって異常を検知したときに、ガス供給装置からの不活性ガスの供給及び排気路の開閉を制御する点が特徴とされ、その他の構成は第2実施形態と同様とされる。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a front view of a shaft spring with a fire protection cover for a railway vehicle showing a third embodiment of the present invention, and the right half shows a cross section. In this embodiment, an abnormality detection sensor for detecting an abnormality in the fireproof cover is provided, and when the control unit detects an abnormality by a signal from the abnormality detection sensor, the supply and exhaust passage of the inert gas from the gas supply device The other features are the same as those of the second embodiment.
本実施形態では、弾性部3と、防火カバー7との間の空間に、異常検知センサ15として温度センサが配置されており、制御部14は、異常検知センサ15で検知された温度が異常に高いと判断した場合、火災発生により防火カバー7が破損して高温ガスが防火カバー内に流入したと判断して不活性ガスを供給する。なお、この場合には、制御部14は、排気路13を開放せず閉鎖した状態のままとする。
In the present embodiment, a temperature sensor is disposed as the
これにより、炎により破損した防火カバー7部分から、不活性ガスが炎の方向に供給され、消火若しくは軸ばねの燃焼を遅延化することが可能となる。本実施形態では、異常検知センサ15として温度センサを用いたが、この温度センサのほか、圧力センサ、不活性ガスや空気などの濃度を検出するガス濃度センサの中から1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
As a result, the inert gas is supplied in the direction of the flame from the portion of the
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、第1〜第3実施形態においては、コニカルストッパー型の弾性部を用いた軸ばねについて説明したが、これに限らず、水平方向(上下方向)に弾性体と金属板とを積層した積層ゴムストッパー型であってもよく、ゴム状弾性体のみからなる弾性部であってもよく、その他の構造のゴム状弾性体を用いた弾性部であってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the first to third embodiments, the shaft spring using the conical stopper type elastic portion has been described. However, the present invention is not limited to this, and a laminated body in which an elastic body and a metal plate are laminated in the horizontal direction (vertical direction). It may be a rubber stopper type, may be an elastic part composed only of a rubber-like elastic body, or may be an elastic part using a rubber-like elastic body having another structure.
また、第1〜第3実施形態では防火カバーは漏斗状とされていたが、これに限らず、一部に蛇腹部を形成することも可能である。これにより、軸ばねの変位にいっそう追随しやすくすることができる。また、第2及び第3実施形態において、排気路が形成されているが、形成しなくてもよい。この場合、ガス供給装置から不活性ガスを少量ずつ供給する。不活性ガスが供給されると、防火カバー内は加圧され、防火カバーの上端部又は下端部から徐々にガスが排気されることになる。なお、防火カバーに圧力調整装置を設けておくことにより、防火カバー内が不活性ガスで過剰圧力になったときに不活性ガスを外部に排気することも可能である。 In the first to third embodiments, the fireproof cover has a funnel shape. However, the present invention is not limited to this, and a bellows portion can be formed in part. Thereby, it can be made easier to follow the displacement of the shaft spring. In the second and third embodiments, the exhaust path is formed, but it may not be formed. In this case, the inert gas is supplied little by little from the gas supply device. When the inert gas is supplied, the inside of the fireproof cover is pressurized, and the gas is gradually exhausted from the upper end portion or the lower end portion of the fireproof cover. In addition, by providing a pressure adjusting device in the fireproof cover, it is possible to exhaust the inert gas to the outside when the inside of the fireproof cover becomes an excessive pressure due to the inert gas.
1 中心材
2 外筒
3 弾性部
4 芯軸
5 弾性層
6 中間筒
7 防火カバー
7a 防火カバー上端部
7b 防火カバー下端部
8 締付バンド
9 折曲部
11 締結部材
12 ガス供給装置
13 排気路
14 制御部
15 異常検知センサ
CA 中心軸
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