JP2020070909A - 軸ばね - Google Patents

Abstract

【課題】方向性を有する取付板を備えつつ、組立が容易で、組立不良を抑制可能な軸ばねを提供する。【解決手段】主軸２及び外筒３と、その間に介装される弾性部４と、外筒３の上端開口部に嵌合される取付板９と、主軸側部材２ａと、取付板側部材１７とが接触して主軸２及び外筒３の水平方向の相対的変位を規制する規制機構１６と、外筒３に複数形成された、ネジ止め孔１４を有する固定部１５とを備えた軸ばね１であって、規制機構１６は、主軸側部材２ａから取付板側部材１７までの距離が前後方向Ｘと左右方向Ｙとで異なるように設けられ、複数の固定部１５は、車両３０と軸ばね１の前後左右方向が一致するときのみ、車両３０に適正にネジ止め可能とされ、取付板９は、ネジ止め孔１４を覆うフランジ部１３を有し、取付板９と外筒３とを前後左右方向を合せて嵌合した状態で、複数のネジ止め孔１４と重なるフランジ部１３部分に貫通孔１９が形成された構成とする。【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、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）とを主軸と同心状態で、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。また、特許文献２に示すように、外筒に固定支持される取付板（外筒側部材）に棒状部を、主軸に嵌合穴をそれぞれ設け、棒状部を嵌合穴に遊嵌合してなる規制機構を設けた軸ばねも公知である。これによって、外筒と主軸とが水平方向に相対的に変位するのを一定範囲内に規制することができる。

特開２０１１−１２７６２７号公報 特開２０１１−１４９５５３号公報

近年、軸ばねの主軸と外筒との水平方向の相対的変位を規制する際に、車両の前後方向と左右方向とで許容される相対的変位量を変更することが求められている。上記特許文献２の例では、図７に示すように、棒状体４０と嵌合穴の内壁４１との間の距離ｄが軸ばねの前後方向と左右方向とで異なるように、棒状体４０の形状を加工することが考えられる。

しかしながら、棒状部４０は軸ばねの前後方向と左右方向で形状が異なり、方向性を有しているのに加え、取付板４２は外筒４３に対して内嵌合方式で嵌合されるため、外筒４３に対して適正な方向で取付板４２を嵌合するのに手間がかかるといった問題があった。また、いったん外筒４３に嵌合した取付板４２は、方向がずれないように外筒４３に対してビスＳによって固定する必要がある。さらに、取付板４２の方向を誤って外筒４３に取り付けた場合に、取付板４２の方向性の適否をチェックするのが容易でないといった問題も生じる。

そこで、本発明においては、方向性を有する取付板を備えつつ、組立が容易で、組立不良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、車両の台車枠及び軸箱の間に介装され、主軸と、外筒と、前記主軸及び外筒の間に介装される弾性部と、前記外筒の上端開口部に嵌合される取付板と、前記主軸及び前記外筒の水平方向における相対的変位が所定値に達したときに、前記主軸に設けられた主軸側部材と、前記取付板に設けられた取付板側部材とが接触してそれ以上の変位を規制する規制機構と、前記外筒に複数形成された、ネジ止め孔を有する固定部とを備え、前記規制機構は、前記主軸側部材から前記取付板側部材までの距離が車両の前後方向と左右方向とで異なるように設けられ、前記複数の固定部は、車両と軸ばねの前後左右方向が一致するときのみ、前記台車枠又は軸箱に適正にネジ止め可能に配置され、前記取付板は、少なくとも前記複数の固定部のネジ止め孔を覆う大きさのフランジ部を有し、前記取付板と前記外筒とを前後左右方向を合せて嵌合したときに、前記複数のネジ止め孔と重なる前記フランジ部の部分に貫通孔が形成されたことを特徴とする。

前記主軸側部材は、前記主軸の前記取付板に近い側の端部であり、前記取付板側部材は、前記主軸と前記外筒とが水平方向に相対的に変位したときに、前記主軸の上端部に接触してそれ以上の変位を規制するように前記取付板に設けられた規制部である構成としてもよい。

また、前記取付板の中央部に筒状部が設けられ、前記筒状部は、内面が略四角柱状で、かつ、前記内面を構成する２組の対向面の間の距離が異なるように設けられ、軸ばねが車両に搭載された状態で、前記主軸の上端部が前記筒状体内に遊挿された状態で保持され、前記筒状部が前記規制部として機能する構成としてもよい。

上記本発明の一態様に係る軸ばねによれば、複数の、ネジ止め孔を有する固定部を、車両と軸ばねの前後左右方向が一致するときのみ、台車枠又は軸箱に適正にネジ止め可能となるように外筒に配設するとともに、方向性を有する取付板に前記複数の固定部のネジ止め孔を覆う大きさのフランジ部を設け、取付板を外筒に正しい方向で嵌合した状態で、複数のネジ止め孔と重なるフランジ部の部分に貫通孔を形成するようにした。これにより、ネジ止め孔と貫通孔とが一致するように取付板を外筒に嵌合させることで取付板を適正な向きに外筒に容易に取り付けることが可能となる。

また、取付板の方向が適正であるときのみ、複数のネジ止め孔と複数の貫通孔とが全て一致することから、取付板の方向が不適正な状態ではネジ止め孔と貫通孔との位置がずれて適正にネジ止めすることができず、取付板を取り付けた後の軸ばねの組立不良を抑制することが可能となる。

本発明に係る軸ばねを鉄道車両に搭載した形態を示す台車の側面図 本発明の軸ばねの実施形態を示す底面図 図１の軸ばねのＡ−Ａ断面図 本発明の軸ばねのキャップを外した状態の平面図 図３のＢ部分の拡大図 図４のＣ−Ｃ断面における外筒と取付板を示す断面図 公知の軸ばねを一部変形した例を示す一部切欠の側面図

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、鉄道車両用軸ばねを鉄道車両に搭載した例を示す台車の側面図であり、図２は本発明の軸ばねの実施形態を示す底面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図であり、図４はキャップを外した状態の本実施形態の軸ばねの平面図である。

図１に示すように、本実施形態における鉄道車両用の軸ばね１は、鉄道車両３０の車輪３１の車軸３２を支える軸箱３３（車軸側部材の一例）の前後両側において、台車枠３４（車体側部材の一例）との間に介装して用いられる。

図２〜図４に示すように、本実施形態の軸ばね１は、主軸２と、外筒３と、主軸２及び外筒３の間に介装される弾性部４とを備え、弾性部４は、加硫ゴムからなる弾性層５と、硬質の隔壁６とが半径方向に交互に積層する積層ゴム構造を有する。主軸２、弾性層５、隔壁６及び外筒３はいずれも同一の軸心Ｐを有している。なお、図中、矢印Ｘ、Ｙ及びＺは、車両に介装した状態の軸ばねの方向を示しており、矢印Ｘが車両の前後方向（以下、前後方向と略する）を、矢印Ｙが車両の左右方向（以下、左右方向と略する）を、矢印Ｚが車両の上下方向（以下、上下方向と略する）をそれぞれ示す。

隔壁６は金属製筒状体からなり、軸心Ｐ方向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に形成される。隔壁６としては、径の異なる４個が用いられる。主軸２は下端凸部が下方に突出したピン８とともに、軸箱３３に位置決め嵌合される。外筒３の上端開口部には、取付板９が嵌合される。

取付板９は、外筒３の上端開口部を覆う円板状の本体部１１と、外筒３の上端開口部に嵌合される嵌合部１２と、本体部１１から半径方向外方に延びるフランジ部１３とを備える。本体部１１と、フランジ部１３の上面は面一に形成され、フランジ部１３は本体部１１よりも薄肉に形成される。

すなわち、本体部１２の外縁に、半径方向外方に向かって薄肉で環帯状のフランジ部１３が連設され、これによって、フランジ部１３と本体部１１との間に全周にわたって段差部が形成され、この段差部が嵌合部１２とされる。

本実施形態では、取付板９のフランジ部１３は、本体部１１よりも薄肉に形成しているが、これに限らず、フランジ部１３と本体部１１とを同じ厚みとし、本体部１１とフランジ部１３との間に下方に向かって環状の凸条部を突設し、これを嵌合部１２とすることも可能である。また、嵌合部１２は外筒３の上端開口部に対して内嵌合されているが、これに限らず、外嵌合させることも可能である。ただ、取付板９をより軽量化しつつ強度を保持可能であるという点で、本実施形態のようにフランジ部１３を本体部１１よりも薄肉に形成し、段差部を嵌合部１２として外筒３の上端開口部に内嵌合させる形態が好ましい。

外筒３の外周面の上端部にはネジ止め孔１４を有する固定部１５が複数形成される。ネジ止め孔１４はネジを挿通可能な直穴とされる。本実施形態では固定部１５は、外筒３の外周面に４か所形成される。４か所に形成された固定部１５は、軸心Ｐを中心として前後方向Ｘ及び左右方向Ｙに対称となる位置で、前後方向Ｘに隣接する固定部１５、１５の互いの中心線がなす角度αと、左右方向Ｙに隣接する固定部１５、１５の互いの中心線がなす角度βとが、α＜β、かつ、α＋β＝１８０°の関係を満たすように配設される。すなわち、固定部１５は、隣接する固定部１５、１５のピッチが前後方向Ｘと左右方向Ｙとで異なるように配設される。

本発明の軸ばね１は、主軸２及び外筒３の水平方向における相対的変位が所定値に達したときに、主軸２に設けられた主軸側部材と、取付板９に設けられた取付板側部材とが接触してそれ以上の変位を規制する規制機構１６を備える。本実施形態では、主軸側部材として主軸２の取付板９に近い側の端部（本実施形態では主軸の上端部２ａ）が、取付板側部材として取付板９に形成された規制部１７が、それぞれ用いられる。

フランジ１３部は、外筒３に嵌合した状態の軸ばね１を平面視したときに、少なくともネジ止め孔１４を覆う大きさに形成される。本実施形態では、フランジ部１３は、ちょうど固定部１５全体を覆う大きさとされる。これにより、ネジ止めの際に、固定部にかかるネジＳの締付力を、フランジ部１３を介して台車枠３４に分散することが可能となり、固定部１５やフランジ部１３の変形を抑制することができる。

図５は、図４の二点鎖線で囲まれたＢ部分を示す部分拡大図である。本実施形態では、規制部１７は、取付板９の中央部に本体部１１を貫通するように形成された筒状部からなる。規制部１７は筒状部の内面が略四角柱状に形成されており、内面を構成する２組の対向面がそれぞれ前後方向Ｘと左右方向Ｙを向くように配置され、かつ、２組の対向面の間の距離が異なるように設けられる。規制部１７の上端部にはキャップ１８が装着され、規制部１７内への雨水や塵埃等の侵入するのを防止する。

本実施形態では、軸ばね１の軽量化を図るため、主軸２の上端部２ａは円筒状で、かつその中心が軸心Ｐに一致するように形成される。そして、軸ばね１の使用時において、軸ばね１に対して上下方向Ｚに車体の荷重がかかる以外の外力が作用しない状態で、主軸の上端部２ａが規制部１７内に進入し、主軸の上端部２ａと規制部１７の内面とは離間した状態（主軸の上端部２ａが規制部１７内に遊挿された状態）で保持される。

すなわち、主軸の上端部２ａと前後方向Ｘに配設された規制部１７の内面との距離ｄ１が、主軸の上端部２ａと左右方向Ｙに配設された規制部１７の内面との距離ｄ２よりも大きくなるように設定される。これにより、軸ばね１の主軸２と外筒３との水平方向の相対的変位を規制する際に、前後方向Ｘと左右方向Ｙとで許容される相対的変位量を変更することが可能となる。

図６は、図４のＣ−Ｃ断面における外筒と取付板を示す断面図である。図４及び図６に示すように、取付板９（規制部１７）と、外筒３とを前後左右方向を合せて嵌合したときに、固定部１５のネジ止め孔１４と重なるフランジ部１３の部分に貫通孔１９が形成される。すなわち、フランジ部１３には、固定部１５と同様に前後方向Ｘと左右方向Ｙとでピッチが異なる４個の貫通孔１９が配設される。

上記構成により、外筒３(車両３０)の前後左右方向と取付板９の前後左右方向とが一致したときのみ、すべての貫通孔１９とネジ止め孔１４とが一致してボルト等のネジＳを挿通することが可能となり、外筒３の固定部１５を台車枠に適正にネジ止めすることが可能となる。いいかえれば、すべての貫通孔１９とネジ止め孔１４が重なり合って一致している場合には、取付板９の前後左右方向と外筒３の前後左右方向とが一致していることの証明となる。したがって、取付板９の方向性の適否チェックを容易に行なうことが可能となり、軸ばね１の組立不良を抑制することが可能となる。

しかも、取付板９は、外筒３に嵌合した仮止め状態で組立を完了することができ、車両に軸ばね１を取り付ける際に、たとえ、取付板９の方向がずれていたとしても、貫通孔１９とネジ止め孔１４とを一致させることで適正な方向に容易に修正することができる。そして、ネジＳによってネジ止めすることで取付板９を適正な方向で固定することが可能となる。

上記構成の軸ばね１を鉄道車両３０に搭載する手順について説明する。先ず、台車枠３４には、ネジ止めされる外筒３の４か所のネジ止め孔１４に対応する位置にあらかじめ雌ネジを刻設したネジ孔（図示せず）が形成される。すなわち、固定部１５と同様に、ネジ孔は、隣接するネジ孔のピッチが前後方向Ｘと左右方向Ｙとで異なるように形成される。また、軸箱３３には、主軸２の下端部に形成された凸部およびピン８を受ける２つの凹部（図示せず）がそれぞれ形成される。

取付板９が嵌合された軸ばね１は、全てのネジ止め孔１４と貫通孔１９が一致していることを確認した上で、固定部１５のネジ止め孔１４を台車枠３４のネジ孔に重ね合わせ、取付板９が介在した状態でネジＳによってネジ止めするとともに、主軸２を軸箱３３の所定位置に嵌合すればよい。上述のごとく、本実施形態においては、取付板９の形状を一部変更するだけで、車両３０と軸ばね１の前後左右方向を一致させた状態での組立てが容易で、組立不良を抑制することが可能な軸ばね１を得ることができる。

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、軸ばね１は、上下方向Ｚにおいて、主軸２側を下側に、外筒３側を上側にして軸箱３３と台車枠３４との間に介在させているが、これに限らず、主軸２側を上側に、外筒３側を下側にして軸箱３３と台車枠３４との間に介在させることも可能である。

また、本実施形態では、規制部１７は、取付板９の中央部に本体部１１を貫通する筒状部として形成しているが、これに限らず、本体部１１の下面側に軸心Ｐを中心として、前後方向Ｘ及び左右方向Ｙの対称位置にそれぞれ一対ずつ規制壁を垂設してこれを規制部とすることも可能である。

また、本実施形態では、主軸側部材として外観棒状体（主軸の上端部）が、取付板側部材として規制部が用いられているが、これに限らず、主軸側部材として主軸の上部に規制部としての筒状体を設け、取付板側部材として方向性を有する棒状体を設け、筒状体内に棒状体の下端部を遊挿させることも可能である。

さらに、本実施形態では、固定部１５は軸心Ｐを中心として前後方向Ｘ及び左右方向Ｙに対称となる４か所において、固定部１５のピッチが前後方向Ｘと左右方向Ｙとで異なるように形成されているが、これに限らず、複数の固定部１５は、車両３０と軸ばね１の前後左右方向が一致するときのみ、台車枠３４又は軸箱３３に適正にネジ止め可能に配置されていればよい。

具体的には、複数の固定部のピッチを等間隔で設定し、そのうちの一つの固定部のピッチのみ変更するようにしてもよい。また、固定部のピッチを変更する以外にも、一つのネジＳが挿通、螺合されるネジ孔、貫通孔及びネジ止め孔を一組の締結部として、各締結部のピッチは全て等間隔とし、少なくとも一組の締結部のネジ孔径、貫通孔径、ネジ止め孔径及びネジ径がその他の締結部のネジ孔径、貫通孔径、ネジ止め孔径及びネジ径と異なるように設け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 軸ばね
２ 主軸
２ａ 主軸上端部（主軸側部材）
３ 外筒
４ 弾性部
５ 弾性層
６ 隔壁
８ ピン
９ 取付板
１１ 本体部
１２ 嵌合部
１３ フランジ部
１４ ネジ止め孔
１５ 固定部
１６ 規制機構
１７ 規制部(取付板側部材)
１８ キャップ
１９ 貫通孔
Ｐ 軸心

Claims (3)

1. 車両の台車枠及び軸箱の間に介装される軸ばねであって、主軸と、外筒と、前記主軸及び外筒の間に介装される弾性部と、前記外筒の上端開口部に嵌合される取付板と、前記主軸及び前記外筒の水平方向における相対的変位が所定値に達したときに、前記主軸に設けられた主軸側部材と、前記取付板に設けられた取付板側部材とが接触してそれ以上の変位を規制する規制機構と、前記外筒に複数形成された、ネジ止め孔を有する固定部とを備え、前記規制機構は、前記主軸側部材から前記取付板側部材までの距離が車両の前後方向と左右方向とで異なるように設けられ、前記複数の固定部は、車両と軸ばねの前後左右方向が一致するときのみ、前記台車枠又は軸箱に適正にネジ止め可能に配置され、前記取付板は、少なくとも前記複数の固定部のネジ止め孔を覆う大きさのフランジ部を有し、前記取付板と前記外筒とを前後左右方向を合せて嵌合した状態で、前記複数のネジ止め孔と重なる前記フランジ部の部分に貫通孔が形成されたことを特徴とする軸ばね。
2. 前記主軸側部材は、前記主軸の前記取付板に近い側の端部であり、前記取付板側部材は、前記主軸と前記外筒とが水平方向に相対的に変位したときに、前記主軸側部材に接触してそれ以上の変位を規制するように前記取付板に設けられた規制部であることを特徴とする軸ばね。
3. 前記取付板の中央部に筒状部が設けられ、前記筒状部は、内面が略四角柱状で、かつ、前記内面を構成する２組の対向面の間の距離が異なるように設けられ、軸ばねが車両に搭載された状態で、前記主軸の上端部が前記筒状体内に遊挿された状態で保持され、前記筒状部が前記規制部として機能することを特徴とする請求項１に記載の軸ばね。
   
   

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