JP2021081045A - 軸ばね及びその高さ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジ部と受部との間にスペーサを挿入することなく、高さ調整が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層３とを備え、軸芯１は、弾性層３が固着される軸上部６と、軸上部６の下方に形成されるフランジ部７と、フランジ部７に連設される軸下部８とを有する軸ばねであって、軸芯１は、軸上部６を含む上側軸芯１Ａと、フランジ部７及び軸下部８を含む下側軸芯１Ｂとに分離可能な構成とし、上側軸芯１Ａと下側軸芯１Ｂとの間にスペーサ１７を挿入することにより軸ばねの高さ調整可能とする。【選択図】図４

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、軸ばね及びその高さ調整方法に関するものである。

一般的な鉄道車両は、前後２台の台車により車体を支持する構造とされる。軸ばねは、台車枠と車軸側部材との間に介装され、蛇行動や上下動時の衝撃を吸収緩和する。より具体的に説明すると、図５に示すように、台車３１は、車体を支持する台車枠３２と、左右一対の車輪３３がはめ込まれた車軸３４と、車軸３４を回転自在に支持する軸受を収納する車軸箱３５と、台車枠３２と車軸箱３５との間に介装される軸ばね３６とを備える。

軸ばね３６は、車軸箱３５の前後両端に一つずつ台車枠３２との間に介装される。したがって、１台の台車につき８個の軸ばね３６が使用される。軸ばね３６の構成としては、軸芯（主軸）３７と、これと互いに同一の軸心を有する外筒３８との間に、複数のゴム層３９と一以上の硬質隔壁（中間硬質筒）４０とを軸心Ｐと同心状態で、半径方向に交互に積層する積層ゴム構造の弾性部４１が介装されたものが知られている。軸芯３７は、弾性部が固着される軸上部４２と、軸上部４２の下方に形成されるフランジ部４３と、フランジ部４３に連設される軸下部４４とを有する。

車軸箱３５の前後両端には軸ばね３６の軸下部４４を嵌合可能な凹状の受部４５が形成される。軸ばね３６を台車３１に組み入れる際には、軸ばね３６の外筒３８を台車枠３２側に取付けるとともに、軸ばね３６の軸下部４４を受部４５に嵌入する。これにより、フランジ部４３が受部４５の上端に当接する。その状態で、受部４５の底面に設けられたボルト穴から締結ボルト４６を挿入し、軸下部に形成されたねじ孔に螺合することで、軸芯３７が受部に固定される。

上記構成の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、金型内に主軸、外筒及び硬質隔壁をセットし、閉型した後、金型内に未加硫ゴムを注入して、ゴム層を加硫成形する方法が知られている。

上記製造方法によって得られた軸ばねは、製造ロットによってわずかながら高さにばらつきが生じる。一方で、台車の要求特性として、厳格な水平性が求められる。上述したように、台車の高さは、軸ばねのフランジ部下面から外筒の上端までの高さで決まる。したがって、従来は、軸ばねの製品高さが一定の範囲内になるように軸ばねのグループ分けが行われており、製品高さが一定の範囲外となる軸ばねについては、フランジ部と受部との間に環状のスペーサを介在させることで軸ばねの高さ調整を行っていた（たとえば、特許文献２の図４のシム６参照）。

特開２０１１−１２７６２７号公報 特公平０７−１２１６９２号公報

しかしながら、近年、台車と締結ボルトの破損やスペーサの割れなどの不具合の発生が認められ、その原因としてフランジ部と受部との間に単にスペーサを挿入する軸ばねの高さ調整方法では、軸ばねのがたつきが発生しやすくなるためではないかとの懸念が広がっている。

そこで、本発明では、フランジ部と受部との間にスペーサを挿入することなく、高さ調整が可能な軸ばねを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様として、軸芯と、外筒と、前記軸芯及び外筒の間に介装される弾性層とを備え、前記軸芯は、前記弾性層が固着される軸上部と、前記軸上部の下方に形成されるフランジ部と、前記フランジ部に連設される軸下部とを有する軸ばねであって、前記軸芯は、前記軸上部を含む上側軸芯と、前記フランジ部及び前記軸下部を含む下側軸芯とに分離可能に形成された構成とする。

前記軸ばねは、前記上側軸芯と、前記下側軸芯との間にスペーサを挿入することで軸ばねの高さを調整可能とすることができる。

前記下側軸芯は、前記フランジ部の外縁部に立設される側壁部を備え、前記フランジ部及び側壁部とで構成される凹部に前記上側軸芯の下端部を嵌入可能としてもよい。

前記下側軸芯は、筒状に形成された軸下部の上端にフランジ部が連設され、前記上側軸芯の底面に、前記軸下部に嵌合可能な嵌合壁部が垂設された構成としてもよい。

前記フランジ部に複数の貫通孔が形成され、前記上側軸芯を前記凹部に嵌入した状態で、前記貫通孔に対応する前記上側軸芯の底面部分にねじ孔が形成され、締結部材を前記貫通孔に挿入して前記ねじ孔に螺合することで前記上側軸芯と前記下側軸芯とを固定する構成としてもよい。

軸ばねの高さ調整方法として、軸芯と、外筒と、前記軸芯及び外筒の間に介装される弾性層とを備え、前記軸芯は、前記弾性層が固着される軸上部と、前記軸上部の下方に形成されるフランジ部と、前記フランジ部に連設される軸下部とを有する軸ばねの高さ調整方法であって、前記軸芯は、前記軸上部を含む上側軸芯と、前記フランジ部及び前記軸下部を含む下側軸芯とに分離可能に形成され、前記上側軸芯と、前記下側軸芯との間に必要に応じてスペーサを挿入するようにしてもよい。

本発明の一態様に係る軸ばねによれば、軸芯は、軸上部を含む上側軸芯と、フランジ部及び前記軸下部を含む下側軸芯とに分離可能に形成されたため、フランジ部と受部との間にスペーサを挿入することなく、上側軸芯と下側軸芯との間にスペーサを介在させることで軸ばねの高さを調整することができる。

本発明に係る軸ばねの実施形態を示す平面図 図１のＡ−Ａ断面図 本発明に係る軸ばねを構成する下側軸芯の底面図 図２において、軸ばねにスペーサを挿入した状態を示す断面図 鉄道車両用台車に装着された従来の軸ばねを示す一部切欠の側面図

以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。本実施形態における軸ばねは、鉄道車両用として用いられるものであり、その使用形態については、図５で説明した従来の軸ばねと同様とされる。すなわち、図５中、軸ばね３６に代えて本発明に係る軸ばねを使用することができる。図１は、本発明に係る軸ばねの実施形態を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態にかかる軸ばねは、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層３とを備える。弾性層３は、ゴム層４と、硬質隔壁５とが交互に積層された積層ゴム構造とされる。硬質隔壁５は、金属製で円錐筒状に形成される。軸芯１、ゴム層４、硬質隔壁５及び外筒２はいずれも同一の軸心Ｐを有する。

軸芯１は金属製であり、中空筒状とされる。軸芯１は、弾性層３が固着される軸上部６と、軸上部６の下方に形成されるフランジ部７と、フランジ部７下側に連設される軸下部８とを備える。軸芯１は、軸上部６を含む上側軸芯１Ａと、フランジ部７及び軸下部８を含む下側軸芯１Ｂとに分離可能に形成される。

下側軸芯１Ｂは、筒状に形成された軸下部８と、軸下部８の上端に連設されるフランジ部７と、フランジ部７の外縁部に立設される側壁部９を備え、フランジ部７及び側壁部９とで構成される凹部に上側軸芯１Ａの底部１１を嵌合可能とされる。上側軸芯１Ａは、円錐筒状に形成された軸上部６と、軸上部６の下側に形成された底部１１とを備える。

底部１１は、中央孔を有する円板状に形成され、その外径は軸上部６の下端部より大径とされる。底部１１の下面が上側軸芯１Ａの底面１２とされる。なお、軸芯１が棒状体又は肉厚の筒状体の場合には、軸芯１を切断した切断面が上側軸芯の底面とされる。上側軸芯１Ａの底面１２に軸下部８に嵌合可能な嵌合壁部１３が垂設される。上記構成により、上側軸芯１Ａを下側軸芯１Ｂに強固に嵌合可能とされる。上側軸芯１Ａと下側軸芯１Ｂとを係合させて得られる軸芯１は、前後左右の変位に対してもがたつきがなく、高い強度を有する。

図３は、下側軸芯１Ｂの底面図である。図示のごとく、フランジ部７には、周方向で等間隔に複数の貫通孔１４が形成される。図２に示すように、上側軸芯１Ａをフランジ部７及び側壁部９とで構成される凹部に嵌入した状態で、貫通孔１４に対応する上側軸芯１Ａの底面１２部分にねじ孔１５が形成され、締結部材１６を貫通孔１４に挿入してねじ孔１５に螺合することで上側軸芯１Ａと下側軸芯１Ｂとを締結する。

締結部材１６としては、ボルトやネジ等を使用することができる。本実施形態では、締結部材１６として六角穴付ボルトを用いている。なお、貫通孔１４には、段差部が形成されており、締結部材１６をネジ孔１５に螺合した状態で、締結部材１６の頭部が段差部内に完全に収容される。これにより、上側軸芯１Ａと下側軸芯１Ｂとを強固に締結することが可能となるとともに、フランジ部７を受部４５に当接させることで軸芯１を安定化させることができる。

上記構成の軸ばねにおいて、高さ調整を行なう場合には、図４に示すように、上側軸芯１Ａと、下側軸芯１Ｂとの間に必要に応じて所定の厚みのスペーサ１７を挿入する。スペーサ１７は、一定の厚みを備えた金属等の硬質薄板を円環状に成形してなる。スペーサ１７の内径及び外径はフランジ部７の内径及び側壁部９の内径とほぼ同寸とされる。そして、フランジ部７の貫通孔１４に対応するスペーサ１７部分に通孔１８が形成される。

スペーサ１７は、通孔１８を貫通孔１４に合わせてフランジ部７内にセットする。そして、上側軸芯１Ａのねじ孔１５と通孔１８とを合せるようにして、上側軸芯１Ａを下側軸芯１Ｂに嵌合させ、フランジ部７の下面側から締結部材１６を貫通孔１４に挿入する。これにより、スペーサ１７は、締結部材１６が貫通した状態で軸芯１内に固定される。
上側軸芯１Ａが下側軸芯１Ｂに嵌合した状態では、底部１１が側壁部９に嵌合し、嵌合壁部１３が軸下部８に嵌合する。これにより、上側軸芯１Ａと下側軸芯１Ｂとの間にスペーサ１７を挿入してもぐらつくことなく、強度に優れた軸芯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、上側軸芯１Ａが筒状の場合について説明したが、これに限らず、軸芯１が棒状体又は肉厚の筒状体とすることも可能である。なお、この場合には、軸芯１を切断した切断面が上側軸芯の底面とされる。

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
１Ａ 上側軸芯
１Ｂ 下側軸芯
２ 外筒
３ 弾性層
４ ゴム層
５ 硬質隔壁
６ 軸上部
７ フランジ部
８ 軸下部
９ 側壁部
１１ 底部
１２ 底面
１３ 嵌合壁部
１４ 貫通孔
１５ ねじ孔
１６ 締結部材
１７ スペーサ
１８ 通孔

Claims (6)

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層とを備え、前記軸芯は、前記弾性層が固着される軸上部と、前記軸上部の下方に形成されるフランジ部と、前記フランジ部に連設される軸下部とを有する軸ばねであって、前記軸芯は、前記軸上部を含む上側軸芯と、前記フランジ部及び前記軸下部を含む下側軸芯とに分離可能に形成された軸ばね。
2. 前記上側軸芯と、前記下側軸芯との間にスペーサを挿入することで軸ばねの高さを調整可能とした請求項１に記載の軸ばね。
3. 前記下側軸芯は、前記フランジ部の外縁部に立設される側壁部を備え、前記フランジ部及び側壁部とで構成される凹部に前記上側軸芯の下端部を嵌入可能とした請求項１又は２に記載の軸ばね。
4. 前記下側軸芯は、筒状に形成された軸下部の上端にフランジ部が連設され、前記上側軸芯の底面に、前記軸下部に嵌合可能な嵌合壁部が垂設された請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸ばね。
5. 前記フランジ部に複数の貫通孔が形成され、前記上側軸芯を前記凹部に嵌入した状態で、前記貫通孔に対応する前記上側軸芯の底面部分にねじ孔が形成され、締結部材を前記貫通孔に挿入して前記ねじ孔に螺合することで前記上側軸芯と前記下側軸芯とを固定する請求項４に記載の軸ばね。
6. 軸芯と、外筒と、前記軸芯及び外筒の間に介装される弾性層とを備え、前記軸芯は、前記弾性層が固着される軸上部と、前記軸上部の下方に形成されるフランジ部と、前記フランジ部に連設される軸下部とを有する軸ばねの高さ調整方法であって、前記軸芯は、前記軸上部を含む上側軸芯と、前記フランジ部及び前記軸下部を含む下側軸芯とに分離可能に形成され、前記上側軸芯と、前記下側軸芯との間に必要に応じてスペーサを挿入する軸ばねの高さ調整方法。

Images