JP2021089026A - Cylindrical lamination rubber and adjustment method of spring characteristics of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の軸箱支持装置に用いられる円筒積層ゴム及びそのばね特性の調整方法に関するものである。 The present invention relates to a cylindrical laminated rubber used for an axle box support device of a railway vehicle and a method for adjusting the spring characteristics thereof.
鉄道車両の台車は、台車枠を輪軸に対して弾性支持する軸箱支持装置を備える。これにより、車体の上下振動を緩和するとともに、高速での走行安定性を良好に維持可能とされる。軸箱支持装置としては、ウイング式軸箱支持装置(特許文献1の図1及び図2参照)や、タンデム式軸箱支持装置(特許文献1の図7参照)が知られている。これら軸箱支持装置の軸ばねとして、コイルバネや円筒積層ゴムが用いられる。 The bogie of a railroad vehicle is provided with an axle box support device that elastically supports the bogie frame with respect to a wheel set. As a result, it is possible to alleviate the vertical vibration of the vehicle body and maintain good running stability at high speed. As the axle box support device, a wing type axle box support device (see FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1) and a tandem type axle box support device (see FIG. 7 of Patent Document 1) are known. Coil springs and cylindrical laminated rubbers are used as the shaft springs of these axle box support devices.
円筒積層ゴムは、特許文献1の図1〜図3に示すように、主軸と、前記主軸と同一の軸心を有する外筒と、前記主軸及び外筒の間に介装される、積層ゴム構造を有する平面視で扇状に形成された弾性部とを備える。一対の弾性部が間隙部を挟んで前記軸心を中心に対向配置される。
As shown in FIGS. 1 to 3 of
したがって、円筒積層ゴムは、弾性部が設けられた方向(以下、弾性部方向という。)のばね定数は間隙部が設けられた方向(間隙部方向という。)のばね定数よりも大きくなるという異方性のばね特性を備える。たとえば、円筒積層ゴムを鉄道車両に組み入れる際に、弾性部の形成方向をレール方向に合せ、間隙部の形成方向をレールの左右方向に合せる場合、台車の前後方向のばね定数を大きくすることで輪軸を平行に維持し、左右方向のばね定数を小さくすることで車両横揺れ時の衝撃を緩和することが可能となる。 Therefore, in the cylindrical laminated rubber, the spring constant in the direction in which the elastic portion is provided (hereinafter referred to as the elastic portion direction) is larger than the spring constant in the direction in which the gap portion is provided (referred to as the gap portion direction). It has directional spring characteristics. For example, when incorporating a cylindrical laminated rubber into a railroad vehicle, if the elastic portion is formed in the rail direction and the gap is formed in the left-right direction of the rail, the spring constant in the front-rear direction of the bogie can be increased. By keeping the wheel axes parallel and reducing the spring constant in the left-right direction, it is possible to mitigate the impact when the vehicle rolls.
上記構成の円筒積層ゴムでは、弾性部方向も間隙部方向も線形のばね特性を備える。したがって、間隙部方向に外力が加わった場合に、変位が大きくなりすぎ、乗り心地性に影響を与えるという問題があった。上記問題を解決するため、特許文献2の図8には、内筒に突起部が形成された円筒積層ゴムが開示されている。これにより、間隙部方向のばね特性は非線形となり、間隙部方向への大変位を防止することが可能となる。
The cylindrical laminated rubber having the above configuration has a spring characteristic that is linear in both the elastic portion direction and the gap portion direction. Therefore, when an external force is applied in the direction of the gap, the displacement becomes too large, which has a problem of affecting the riding comfort. In order to solve the above problem, FIG. 8 of
しかしながら、要求される非線形のばね特性は各車両メーカーによって異なる。上記構成の円筒積層ゴムでは、車両メーカーごとの要求に合わせた突起部を内筒に形成する必要があった。そして、円筒積層ゴムの作製後は、ばね特性を変更することが実質困難であるという問題があった。 However, the required non-linear spring characteristics vary from vehicle manufacturer to vehicle manufacturer. In the cylindrical laminated rubber having the above configuration, it is necessary to form a protrusion on the inner cylinder that meets the requirements of each vehicle manufacturer. Then, after manufacturing the cylindrical laminated rubber, there is a problem that it is practically difficult to change the spring characteristics.
そこで、本発明では、様々な非線形ばね特性の要求に対応可能な軸箱支持装置の円筒積層ゴム及びそのばね特性の調整方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cylindrical laminated rubber of an axle box support device capable of meeting various requirements for non-linear spring characteristics and a method for adjusting the spring characteristics thereof.
上記課題を解決するため、本発明の一態様として、主軸と、外筒と、前記主軸及び外筒の間に介装される、積層ゴム構造を有する弾性部とを備え、前記弾性部が間隙部を挟んで軸心を中心に対向配置された軸箱支持装置の円筒積層ゴムであって、前記間隙部において、前記主軸から半径方向外方へ延びる規制部を有する規制部材を備え、前記規制部材は前記主軸に着脱可能とされた構成とする。 In order to solve the above problems, as one aspect of the present invention, an elastic portion having a laminated rubber structure interposed between the spindle, an outer cylinder, and the spindle and the outer cylinder is provided, and the elastic portion has a gap. Cylindrical laminated rubber of a shaft box support device arranged so as to face each other about a shaft center with a portion sandwiched therein, and provided with a regulating member having a regulating portion extending radially outward from the main shaft in the gap portion. The member has a structure that can be attached to and detached from the main shaft.
前記規制部材は、前記主軸に外嵌可能な環状部と、前記環状部に接続された前記規制部とを備えた構成としてもよい。 The restricting member may be configured to include an annular portion that can be fitted onto the spindle and the restricting portion that is connected to the annular portion.
前記主軸の上端部に、前記環状部が嵌合可能な小径部が形成された構成としてもよい。 A small diameter portion into which the annular portion can be fitted may be formed at the upper end portion of the main shaft.
前記規制部は、金属材料、樹脂材料及びゴム弾性体のいずれか1種又は2種以上を組み合わせて構成してもよい。 The regulating portion may be formed by combining any one or more of a metal material, a resin material and a rubber elastic body.
主軸と、外筒と、前記主軸及び外筒の間に介装される、積層ゴム構造を有する弾性部とを備え、前記弾性部が間隙部を挟んで軸心を中心に対向配置された軸箱支持装置の円筒積層ゴムのばね特性の調整方法として、前記間隙部において、前記主軸から半径方向外方へ延びる規制部を備えた規制部材を前記主軸に取付けるにあたり、前記規制部の構成材料及び半径方向長さを調整することで円筒積層ゴムのばね特性を調整するようにしてもよい。 A shaft provided with a spindle, an outer cylinder, and an elastic portion having a laminated rubber structure interposed between the spindle and the outer cylinder, and the elastic portions are arranged to face each other about the axis with a gap portion interposed therebetween. As a method of adjusting the spring characteristics of the cylindrical laminated rubber of the box support device, when a restricting member having a restricting portion extending radially outward from the main shaft is attached to the main shaft in the gap portion, the constituent material of the restricting portion and The spring characteristics of the cylindrical laminated rubber may be adjusted by adjusting the length in the radial direction.
本発明の一態様に係る円筒積層ゴムによれば、規制部を備えた規制部材を円筒積層ゴムとは別体に設け、これを主軸に後付けするようにしたため、様々な非線形ばね特性の要求に対応することが可能となる。また、規制部材を取り換えることで円筒積層ゴムのばね特性を変更することも可能となる。 According to the cylindrical laminated rubber according to one aspect of the present invention, a regulating member provided with a regulating portion is provided separately from the cylindrical laminated rubber, and this is retrofitted to the spindle, so that various non-linear spring characteristics are required. It becomes possible to correspond. It is also possible to change the spring characteristics of the cylindrical laminated rubber by replacing the regulating member.
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円筒積層ゴムは、鉄道車両の軸箱支持装置の軸ばねとして用いられる。図1は、本発明に係る円筒積層ゴムの実施形態を示す平面図であり、図2は、図1のA−O−B線断面図であり、図3は図1で用いられる規制部材を示す斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The cylindrical laminated rubber in this embodiment is used as a shaft spring of a shaft box support device of a railway vehicle. FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a cylindrical laminated rubber according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AOB of FIG. 1, and FIG. 3 shows a regulating member used in FIG. It is a perspective view which shows.
図1及び図2に示すように、本実施形態にかかる円筒積層ゴムは、主軸1と、主軸1と同一の軸心Oを有する外筒2と、主軸1及び外筒2の間に介装される、積層ゴム構造を有する弾性部3とを備える。弾性部3は間隙部4を挟んで軸心Oを中心に対向配置される。図1において、弾性部3、3の中央及び軸心Oを通過する線方向が弾性部方向X、間隙部4、4の中央及び軸心Oを通過する線方向が間隙部方向Yとされる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cylindrical laminated rubber according to the present embodiment is interposed between the
弾性部3は、ゴム層5と、金属製の硬質板6とが径方向に交互に積層されてなる。硬質板6は平面視で円弧状に湾曲した板で、半径の異なる複数枚が使用される。弾性部3及び間隙部4は、主軸1と、外筒2との間で、平面視で略扇状に形成される。ゴム層5及び硬質板6は、半径方向外側に位置するものほど、軸心方向Oの高さが段階的に低くなるように形成される。
The
図2及び図3に示すように、円筒積層ゴムは主軸1に着脱可能な規制部材7を備える。規制部材7は、主軸1に外嵌される環状部8と、環状部8に接続された規制部9とを備える。規制部9は主軸1の表面に沿って面で当接するように湾曲板状に形成された基部11と、基部11から半径方向外方へ突出する突出部12とを備える。突出部12は、環状部8において対向する位置に一対形成される。突出部12は、略直方体形状とされ、突出部12の半径方向外面は、当接する外筒2の内周面に対応した凸曲面とされる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the cylindrical laminated rubber includes a removable regulating
規制部9は、基部11上端において環状部8の下面に接続される。環状部8と基部11の半径方向外面(以下、外面と略する。)は面一になるように形成され、半径方向の厚みは基部11よりも環状部8が肉厚に形成される。すなわち、環状部8の半径方向内面(以下、内面と略する。)が基部11の内面よりも内方へ突出した形状とされる。
The regulating
主軸1は筒状に形成され、その上端部は他の部分よりも外径が小さい小径部13とされる。小径部13は、環状部8が嵌合可能な大きさに形成される。円筒積層ゴムは、主軸1、外筒2及び弾性部3が一体的に加硫成形された後に、主軸1の小径部13に規制部材7の環状部8が嵌装される。環状部8は、小径部13の下端に形成される段差部15によって主軸1に係止される。なお、規制部材7は、突出部12の突出方向が間隙部方向Yに平行になるようにして主軸1に装着される。
The
突出部12の突出方向を間隙部方向Yに合せるために、位置決め手段を設けることも可能である。一例として、図4に示すように、位置決め手段は、本体部8の下面には下方に突出する凸部14と、段差部15に形成される凹部16とで構成することができる。この場合、凹部16は凸部14が嵌合可能な大きさとされる。また、規制部材7は締結部材によって主軸1に固定することもできる。たとえば、環状部8及び/又は基部11の下端部に貫通孔を形成し、対応する主軸1部分にネジ孔を形成して締結部材を締結することができる。
It is also possible to provide a positioning means in order to match the protruding direction of the protruding
図5は、上記構成の円筒積層ゴムのばね特性を示すグラフである。グラフは、円筒積層ゴムのたわみに対する荷重の関係(ばね特性)を示しており、線aは弾性部方向Xのばね特性を、線bは間隙部方向Yのばね特性を、線cは上下方向のばね特性をそれぞれ示す。図示のごとく、線bは非線形ばね特性を示しており、ばね定数(傾斜)の変わる点αの位置は突出部12の長さに依存する。
FIG. 5 is a graph showing the spring characteristics of the cylindrical laminated rubber having the above configuration. The graph shows the relationship between the load and the deflection of the cylindrical laminated rubber (spring characteristics). The line a is the spring characteristics in the elastic portion direction X, the line b is the spring characteristics in the gap direction Y, and the line c is the vertical direction. The spring characteristics of each are shown. As shown in the figure, the line b shows the non-linear spring characteristic, and the position of the point α where the spring constant (slope) changes depends on the length of the
突出部12の長さが短いと点αはグラフ右側にシフトし、突出部12の長さが長くなると点αはグラフ左側にシフトする。なお、突出部12が外筒2に当接する長さの場合は、点αは原点にシフトし、結果的に最初からばね定数の大きい線形ばね特性を示す。本実施形態では突出部12として金属材料を使用しているが、ゴム弾性体から構成することも可能である。この場合、線bにおいて、点αより右側の線の傾斜が緩やかになる。
When the length of the
突出部12を、金属材料、樹脂材料及びゴム弾性体を1種又は2種以上を組み合わせて形成することも可能である。たとえば、一例として、図6に示すように、突出部12を半径方向で二分し、半径方向外側12aをゴム弾性体で構成し、半径方向内側12bを金属材料で構成することができる。上述のごとく、規制部材7の突出部12の半径方向長さ及び突出部12の構成材料を調整することで円筒積層ゴムのばね特性を調整することが可能となる。また、規制部材7を取り換えることにより、円筒積層ゴムのばね特性を変更することもできる。
It is also possible to form the protruding
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、主軸1の上端部に小径部13を設け、これに環状部8を嵌合しているが、規制部材7を主軸1に取り付ける方法はこれに限らず、たとえば、主軸1に小径部13を設けることなく、環状部8の内面に上下方向に複数の凸条部を形成し、主軸1の外周面に凸条部に対応する位置に凹溝部を形成して嵌合するようにしてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the present embodiment, the
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。 The constituent elements disclosed in the present embodiment and the above-described modifications can be combined with each other, and by combining them, new technical features can be formed.
1 主軸
2 外筒
3 弾性部
4 間隙部
5 ゴム層
6 硬質板
7 規制部材
8 環状部
9 規制部
11 基部
12 突出部
13 小径部
14 凸部
15 段差部
16 凹部
1
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