JP2020063761A - 軸ばね - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化しつつ、生産性の低下を抑制可能な軸ばねを提供することを目的とする。【解決手段】軸芯１と、外筒２と、軸芯１及び外筒２の間に介装される弾性部３とを備え、弾性部３は、弾性層４と隔壁５５とが半径方向に交互に積層する積層ゴム構造を有する軸ばねであって、隔壁５は、本体部６と、本体部６の上縁部及び下縁部に形成された、半径方向に延びるフランジ部７とを備えた構成とし、好ましくは、本体部６の上下方向Ｘの中間部形成された複数の補強部１３を備えた構成とする。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用、特に鉄道車両用として好適に用いられる軸ばねに関する。

たとえば、鉄道車両において、上下動時の衝撃を緩和するために、台車枠と車軸側部材との間に介装される軸ばねが用いられる。具体的な軸ばねの構成としては、特許文献１に示すように、軸芯（主軸）とこれと互いに同一の軸心を有する外筒との間に、複数のゴム層と一以上の隔壁（中間硬質筒）とを軸芯と同心状態で、径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部が介装されたものが知られている。そして、上記軸ばねの製造方法としては、特許文献１の図３および４に示すように、金型内に軸芯１、外筒２及び硬質隔壁５をセットし、閉型した後、金型内に未加硫ゴムを注入して、ゴム層４を加硫成形する方法が知られている。

特開２０１１−１２７６２７号公報

近年、軸ばねとして軽量化が求められている。しかしながら、軸ばねの弾性部を構成するゴム層の厚みの変更はゴム特性や耐久性に影響する。したがって、軸ばねの特性を維持しつつゴム層の厚みを薄くするのは困難である。一方、軸ばねの弾性部を構成する隔壁の厚みを薄くすると隔壁の強度低下を招くことになり、以下に記す問題が生じる。

すなわち、隔壁はゴム層と加硫接着されるため、接着性向上のために隔壁表面にブラスト処理が施される。ブラスト処理においては、複数の隔壁をエンドレスベルトや回転バレル等によって回転させながらショット材を隔壁にブラストする。このとき、隔壁の厚みを単に薄くしただけでは隔壁の強度が低下し、隔壁同士の接触によって隔壁が変形するといった問題が生じていた。また、製品使用時に外力によって隔壁が局部的に変形するといった問題もあった。

そこで、本発明においては、軸ばねを軽量化しつつ使用時における軸ばねの局部変形を抑制するとともに、生産性の低下を抑制可能な軸ばねを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様としての軸ばねは、軸芯と、外筒と、前記軸芯及び外筒の間に介装される弾性部とを備え、前記弾性部は、弾性層と隔壁とが半径方向に交互に積層する積層ゴム構造を有するものであって、前記隔壁は、本体部と、前記本体部の上縁部及び下縁部に形成された、半径方向に延びるフランジ部とを備えたことを特徴とする。

前記隔壁は、前記本体部の上下方向中間部に形成された複数の補強部を備え、前記補強部は、前記本体部の上下方向に沿って本体部の外面に形成された、凸条部又は凹溝部である構成としてもよい。

また、前記補強部の上端部は、前記本体部の上縁部に至るまでに本体部の外面に収束するように形成され、前記補強部の下端部は、前記本体部の下縁部に至るまでに本体部の外面に収束するように形成された構成としてもよい。

上記本発明の一態様に係る軸ばねによれば、隔壁の上下両縁部にフランジ部を設けたため、単なる筒状の隔壁に比べて剛性が増し、製品としての使用時の局部変形が抑制されて強度向上、耐久性向上が可能となる。また、隔壁のフランジ部によって隔壁の上縁部及び下縁部の面積が大きくなるため、ブラスト処理時に、隔壁の上縁部又は下縁部が他の隔壁に接触して他の隔壁を傷つけたり隔壁が変形するおそれを抑制することが可能となる。これにより、生産性の低下を抑制することが可能となる。

本発明に係る軸ばねの第１実施形態を示す底面図 図１の軸ばねのＡ−Ａ断面図 本発明に係る軸ばねの第２実施形態を示す底面図 図３の軸ばねのＢ−Ｂ断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図面を基に説明する。図１は、本発明に係る軸ばねとして、鉄道車両用軸ばねの実施形態を示す底面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。鉄道車両用軸ばねは、車軸を支える軸箱の両側と台車枠との間に介装される。

図１及び図２に示すように、本実施形態の軸ばねは、軸芯１と、外筒２と、軸芯１及び外筒２の間に介装される弾性部３とを備え、弾性部３は、弾性層４と隔壁５とが半径方向に交互に積層する積層ゴム構造を有する。軸芯１、ゴム層４、隔壁５及び外筒２はいずれも同一の軸心Ｐを有する。なお、図中、矢印Ｘは上下方向を示す。

隔壁５は金属製筒状体からなり、軸方向Ｐの一側から他側に向かうにしたがって縮径する円錐筒状の本体部６と、本体部６の上縁部及び下縁部に形成された、半径方向に延びるフランジ部７とを備える。隔壁５としては、径の異なる４個が用いられる。本実施形態では、フランジ部７として、隔壁５の上縁部には半径方向内方に延びる内フランジ部７ａが形成され、隔壁５の下縁部には半径方向外方に延びる外フランジ部７ｂが形成されているが、これに限らず、隔壁５の上縁部と下縁部とでフランジ部の向きを逆にしてもよいし、いずれか一方の向きに揃えることも可能である。

隔壁５の表面は、ブラスト処理により粗面化される。ブラスト処理においては、前述のごとく、エンドレスベルトや回転バレル等によって複数の隔壁５が回転しながらショット材がブラストされる。本実施形態では、隔壁５の上縁部及び下縁部にフランジ部７を設けたため、フランジ部７が補強リブとして機能し、隔壁５の強度、特に隔壁５の上縁部及び下縁部の強度を高めることができる。さらに、隔壁５の上縁部及び下縁部の面積がフランジ部によって増大することにより、隔壁５の上縁部又は下縁部が他の隔壁５に接触して他の隔壁５を傷つけたり、変形させるおそれを抑制することができる。これにより、隔壁５を軽量化しつつ軸ばねの生産性の低下を抑制することができる。

軸芯１は下端凸部が下方に突出したピン８とともに、軸箱に位置決め嵌合される。外筒の上部開口には、円板状の取付板９が内嵌される。取付板９の中央には筒状部１０が連設されており、軸ばね使用状態において、軸芯１の上端部が筒状部１０内に進入し、外筒２と軸芯１との水平方向の相対的変位が一定範囲に達したときに軸芯１の上端部が筒状部１０の内壁に接触し、それ以上の相対的変位を規制する。

すなわち、取付板９は、軸芯１とともに軸ばねの水平方向の相対的変位を規制する規制部材として機能する。外筒２の外周面には、貫通孔１１を有する固定部１２が複数設けられ、取付板９を外筒２に内嵌した状態で、貫通孔１１に通したボルト（図示せず）等のネジによって台車枠にネジ止めされる。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態を示す軸ばねの底面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態では、隔壁５に補強部が形成された点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。

図示のごとく、本実施形態では、隔壁５の本体部６の上下方向Ｘの中間部に複数の補強部１３が形成される。補強部１３は、隔壁５の本体部６の外面において、上下方向に延びる凸条部として、本体部５の円周方向に等間隔に複数形成される。補強部１３部分の本体部６の内面は凹溝部とされる。すなわち、補強部１３は、本体部６の一部を外方に膨出させるようにして形成される。

上記構成によれば、補強部１３がリブ機能を発揮することにより隔壁５の強度を高めることが可能となる。補強部１３は、ブラスト処理時の隔壁５の変形をより抑制可能であるほか、特に隔壁５の中間部の強度を高めることから、隔壁５をセットした金型内に未加硫ゴムを圧入する際に生じる、隔壁５に不均等にかかる未加硫ゴム圧力による隔壁５の変形を効果的に抑制することが可能となる。

補強部１３は、本体部６の外面に凸条部として形成するほかに、凹溝部として形成することも可能である。また、複数の補強部１３のうち、一部が凸条部で残りが凹溝部であってもよい。補強部１３は、本体部６の上下方向Ｘの中間部に形成される。補強部１３の上端部は本体部６の上縁部に至るまでに本体部６の外面に収束するように形成され、補強部１３の下端部は、本体部６の下縁部に至るまでに本体部６の外面に収束するように形成される。

上記構成によれば、フランジ部７と補強部１３とが互いに接触しない位置に配置される、すなわち、フランジ部７と補強部１３とが互いに離間して配置されるため、両者の間に十分な空間を確保することができ、未加硫ゴムの未充填の発生を抑制することができる。

補強部１３は上下方向Ｘ及び隔壁５の周方向において、本体部６に対して連続する形状に形成するのが好ましい。すなわち、段差等の不連続な形状を排することによって、未加硫ゴムの未充填の発生をより抑制することが可能となる。なお、本実施形態では、補強部１３は、上下方向Ｘ及び隔壁５の周方向ともに、断面が緩やかな曲線を描くように形成されている。

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、本実施形態においては、隔壁は筒状体としているが、これに限らず、隔壁５の周方向に複数に分割した形状とすることも可能である。

本実施形態及び上記変形例に開示されている構成要件は互いに組合せ可能であり、組合せることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 軸芯
２ 外筒
３ 弾性部
４ 弾性層
５ 隔壁
６ 本体部
７ フランジ部
８ ピン
９ 取付板
１０ 筒状部
１１ 貫通孔
１２ 固定部
１３ 補強部
Ｐ 軸心

Claims (3)

1. 軸芯と、外筒と、前記軸芯及び外筒の間に介装される弾性部とを備え、前記弾性部は、弾性層と隔壁とが半径方向に交互に積層する積層ゴム構造を有する軸ばねであって、前記隔壁は、本体部と、前記本体部の上縁部及び下縁部に形成された、半径方向に延びるフランジ部とを備えたことを特徴とする軸ばね。
2. 前記隔壁は、前記本体部の上下方向中間部に形成された複数の補強部を備え、前記補強部は、前記本体部の上下方向に沿って本体部の外面に形成された、凸条部又は凹溝部であることを特徴とする請求項１に記載の軸ばね。
3. 前記補強部の上端部は、前記本体部の上縁部に至るまでに本体部の外面に収束するように形成され、前記補強部の下端部は、前記本体部の下縁部に至るまでに本体部の外面に収束するように形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の軸ばね。

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