JP2024005275A - 筒形防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】こじり方向の入力に対する優れた耐久性を実現することができる、新規な構造の筒形防振装置を提供する。【解決手段】筒形防振装置１０であって、インナ軸部材１２には外周へ突出する膨出部２２が設けられており、インナ軸部材１２の外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝２４が膨出部２２の軸方向両外側に設けられて、本体ゴム弾性体１６の充填部４０がインナ凹溝２４内に充填されており、本体ゴム弾性体１６の軸方向両端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝４２が設けられて、ゴム凹溝４２の開口端がインナ凹溝２４よりも軸方向外方に位置し、且つ、ゴム凹溝４２がインナ凹溝２４の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっており、ゴム凹溝４２の底面４８がそれぞれ曲面とされた中間曲部５０と内周曲部５２と外周曲部５４とによって構成されており、中間曲部５０の曲率半径が内周曲部５２及び外周曲部５４の曲率半径よりも大きくされている。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 販売日：令和３年１２月１日 販売場所：住友理工株式会社（愛知県小牧市東三丁目１番地）

本発明は、例えば鉄道用車両の台車等に用いられる筒形防振装置に関するものである。

従来から、鉄道用車両の台車等には、例えば特表２００８－５０９３４４号公報（特許文献１）のようなエラストメリック・ベアリングが用いられている。エラストメリック・ベアリングは、インナ軸部材とアウタ筒部材の径方向間に複数の非弾性積層材と複数の弾性積層材とが交互に積層配置された構造を有しており、ねじり方向の柔らかいばねを得ながら、こじり方向の入力に対する耐久性を確保することが期待されている。

また、構造が複雑なエラストメリック・ベアリングに代えて、筒形防振装置を適用することも検討されている。筒形防振装置は、例えば特開２０２０－０６７１５７号公報（特許文献２）に示された防振ブッシュのように、インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された構造を有しており、複数の非弾性積層材と複数の弾性積層材とが交互に積層配置されたエラストメリック・ベアリングに比して、構造を簡略にすることができる。

特表２００８－５０９３４４号公報 特開２０２０－０６７１５７号公報

ところで、例えば鉄道用車両の台車や自動車のサスペンション機構に筒形防振装置を適用する場合などには、こじり方向において繰り返し入力される荷重に耐え得る耐久性が求められる。例えば、特許文献２の防振ブッシュは、本体ゴム弾性体の軸方向端部の形状によってこじり入力に対する耐久性の向上が図られている。

しかしながら、例えば鉄道用車両の台車のようなこじり方向の入力荷重が特に大きい部位に筒形防振装置を適用する場合において、自動車のサスペンション機構への適用を主とする特許文献２のような従来構造の筒形防振装置では、こじり方向の入力に対する耐久性が未だ不十分であった。

本発明の解決課題は、こじり方向の入力に対する優れた耐久性を実現することができる、新規な構造の筒形防振装置を提供することにある。

以下、本発明を把握するための好ましい態様について記載するが、以下に記載の各態様は、例示的に記載したものであって、適宜に互いに組み合わせて採用され得るだけでなく、各態様に記載の複数の構成要素についても、可能な限り独立して認識及び採用することができ、適宜に別の態様に記載の何れかの構成要素と組み合わせて採用することもできる。それによって、本発明では、以下に記載の態様に限定されることなく、種々の別態様が実現され得る。

第一の態様は、インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側に設けられて、前記本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、該本体ゴム弾性体の軸方向両端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が設けられて、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっており、該ゴム凹溝の底面はそれぞれ曲面とされた中間曲部と内周曲部と外周曲部とによって構成されており、該中間曲部の曲率半径が該内周曲部及び該外周曲部の曲率半径よりも大きくされているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、インナ軸部材に膨出部が設けられていることによって、こじり方向の入力（インナ軸部材とアウタ筒部材とを相対傾動させる入力）時に本体ゴム弾性体に作用する引張応力の低減による耐久性の確保を図りながら、膨出部の外周において本体ゴム弾性体の軸直角方向の厚さを制限することにより、軸直角方向のばねを硬く設定することができる。

膨出部の軸方向両外側にインナ凹溝が設けられて、インナ凹溝に固着される本体ゴム弾性体（充填部）の厚さが確保されていることにより、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の歪が充填部において低減されて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

本体ゴム弾性体の軸方向端面に開口するゴム凹溝が設けられていることによって、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の軸方向端部に作用する圧縮力と引張力が低減されて耐久性の向上が図られる。

ゴム凹溝の少なくとも一部がインナ凹溝と軸直角方向の投影において重なっていることから、こじり方向の入力がインナ凹溝内の充填部に直接的に作用せずに、ゴム凹溝よりも軸方向内側の本体ゴム弾性体の変形が充填部まで伝達されることによって、本体ゴム弾性体の歪が低減される。

ゴム凹溝の底面の径方向中間部分を構成する中間曲部の曲率半径が、ゴム凹溝の底面の内周端部及び外周端部を構成する内周曲部及び外周曲部の曲率半径よりも大きくされていることによって、本体ゴム弾性体の軸方向寸法を確保しながら、ゴム凹溝の溝幅寸法を大きく設定することができる。それゆえ、ゴム凹溝の内面において本体ゴム弾性体の自由表面が大きく確保されて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

第二の態様は、インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、前記本体ゴム弾性体の軸方向両端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が設けられており、前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、該本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっており、該インナ軸部材には該インナ凹溝よりも軸方向両外側へ突出する取付部が設けられており、該インナ軸部材における該取付部と該インナ凹溝との軸方向間には、該取付部よりも外周側へ突出した突出部が周方向に延びて設けられており、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝よりも内周側の軸方向端が該突出部の外周面上に位置して該充填部よりも薄肉とされているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、インナ軸部材に膨出部が設けられていることによって、こじり方向の入力（インナ軸部材とアウタ筒部材とを相対傾動させる入力）時に本体ゴム弾性体に作用する引張応力の低減による耐久性の確保を図りながら、膨出部の外周において本体ゴム弾性体の軸直角方向の厚さを制限することにより、軸直角方向のばねを硬く設定することができる。

膨出部の軸方向両外側にインナ凹溝が設けられて、インナ凹溝に固着される本体ゴム弾性体（充填部）の厚さが確保されていることにより、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の歪が充填部において低減されて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

本体ゴム弾性体の軸方向端面に開口するゴム凹溝が設けられていることによって、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の軸方向端部に作用する圧縮力と引張力が低減されて耐久性の向上が図られる。

ゴム凹溝の少なくとも一部がインナ凹溝と軸直角方向の投影において重なっていることから、こじり方向の入力がインナ凹溝内の充填部に直接的に作用せずに、ゴム凹溝よりも軸方向内側の本体ゴム弾性体の変形が充填部まで伝達されることによって、本体ゴム弾性体の歪が低減される。

インナ凹溝の軸方向外側に突出部が設けられていることにより、こじり方向の入力によって本体ゴム弾性体が軸方向外側へ押し出されるように変形する際に、インナ凹溝内に固着されて厚肉とされた充填部の軸方向外側への変形が突出部によって制限される。これにより、厚肉とされることで変形量が大きくなり易い充填部において、過度な変形による歪の増加および亀裂の発生等が防止されて、耐久性の向上が図られる。

また、本体ゴム弾性体の内周端部の軸方向端が充填部よりも薄肉とされており、本体ゴム弾性体の内周端部の軸方向端における変形量が充填部に比して小さくなることから、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の内周端部の軸方向端面が膨らむような変形を生じ難く、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

第三の態様は、インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、該膨出部の表面が縦断面において円弧状とされて、該膨出部の該表面の曲率中心が該インナ軸部材の中心に対して該膨出部の突出先端側へずれており、該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、前記本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、該本体ゴム弾性体の軸方向端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、インナ軸部材に膨出部が設けられていることによって、こじり方向の入力（インナ軸部材とアウタ筒部材とを相対傾動させる入力）時に本体ゴム弾性体に作用する引張応力の低減による耐久性の確保を図りながら、膨出部の外周において本体ゴム弾性体の軸直角方向の厚さを制限することにより、軸直角方向のばねを硬く設定することができる。

膨出部の軸方向両外側にインナ凹溝が設けられて、インナ凹溝に固着される本体ゴム弾性体（充填部）の厚さが確保されていることにより、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の歪が充填部において低減されて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

本体ゴム弾性体の軸方向端面に開口するゴム凹溝が設けられていることによって、こじり方向の入力時に本体ゴム弾性体の軸方向端部に作用する圧縮力と引張力が低減されて耐久性の向上が図られる。

ゴム凹溝の少なくとも一部がインナ凹溝と軸直角方向の投影において重なっていることから、こじり方向の入力がインナ凹溝内の充填部に直接的に作用せずに、ゴム凹溝よりも軸方向内側の本体ゴム弾性体の変形が充填部まで伝達されることによって、本体ゴム弾性体の歪が低減される。

円弧状とされた膨出部の表面の曲率中心が、インナ軸部材の中心に対して膨出部の突出先端側へずれていることにより、膨出部の表面の曲率中心がインナ軸部材の中心と一致する場合に比して、膨出部の外周への突出寸法を同じにしながら、膨出部の曲率半径を小さくして軸方向寸法を小さくすることができる。その結果、径方向のばね定数を適切に設定しながら、膨出部の軸方向両外側にインナ凹溝やゴム凹溝を設けるスペースを確保することができる。

第四の態様は、第一～第三の何れか１つの態様に記載された筒形防振装置において、前記インナ凹溝の全体が前記アウタ筒部材の軸方向端よりも軸方向内側に位置しているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、例えば、インナ軸部材におけるアウタ筒部材よりも軸方向外側に突出した部分が取付対象部材への取付部とされる場合等において、取付部の形状がインナ凹溝の形成によって制限されるのを回避することができる。

第五の態様は、第四の態様に記載された筒形防振装置において、前記本体ゴム弾性体の内周端部が、軸方向において前記インナ凹溝よりも外側且つ前記アウタ筒部材の軸方向端よりも内側に位置しているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、例えば、インナ軸部材におけるアウタ筒部材よりも軸方向外側に突出した部分が取付対象部材への取付部とされる場合等において、取付対象部材への取付構造が本体ゴム弾性体の固着によって制限されるのを回避することができる。

第六の態様は、第一～第五の何れか１つの態様に記載された筒形防振装置において、前記本体ゴム弾性体における前記充填部よりも軸方向内側には、該充填部の最大厚さ寸法よりも厚さ寸法が小さい薄肉部が設けられているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、ゴム凹溝よりも軸方向内側における本体ゴム弾性体の変形が充填部へ伝達される際に、ゴム凹溝よりも軸方向内側における本体ゴム弾性体の変形が薄肉部によって拘束されて、充填部に伝達される変形量が薄肉部によって調節される。それゆえ、本体ゴム弾性体の過度な変形による損傷が防止されて、耐久性の向上が図られる。

第七の態様は、第一～第六の何れか１つの態様に記載された筒形防振装置において、前記アウタ筒部材は、前記インナ軸部材の前記膨出部と軸直角方向で対向する部分が軸方向両端部よりも内径寸法の大きい大径筒部を備えているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、膨出部とアウタ筒部材の大径筒部との径方向間において本体ゴム弾性体のゴムボリュームを調節することができる。それゆえ、例えば、軸直角方向のばね特性と、こじり方向の入力に対する本体ゴム弾性体の耐久性とのバランスを適切に設定し易くなる。

第八の態様は、第七の態様に記載された筒形防振装置において、前記アウタ筒部材における前記大径筒部の軸方向両側には、内周へ向けて突出するように厚肉とされて該大径筒部よりも内径寸法が小さくされた小径筒部がそれぞれ設けられて、該小径筒部が前記インナ凹溝と径方向で対向して該インナ凹溝の外周に位置しているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、大径筒部において本体ゴム弾性体のゴムボリュームを確保しつつ、小径筒部においてばね特性を調節することができる。特に、本体ゴム弾性体の軸方向端部は、小径筒部の内周に位置することで径方向幅寸法が小さくされており、アウタ筒部材を縮径加工する場合に圧縮率が高くなることから、引張荷重の入力に対する本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

第九の態様は、第一～第八の何れか１つの態様に記載された筒形防振装置において、前記ゴム凹溝は軸直角方向の溝幅寸法が軸方向の溝深さ寸法よりも大きくされているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、ゴム凹溝の溝深さ寸法が小さくされていることで、本体ゴム弾性体のゴムボリュームが確保されて、軸直ばねの設定等が可能となると共に、ゴム凹溝の溝幅寸法が大きくされていることで、本体ゴム弾性体の軸方向端の自由長が確保されて、こじり入力時の耐久性の向上が図られる。

第十の態様は、第一～第九の何れか１つの態様に記載された筒形防振装置において、前記ゴム凹溝の底面がそれぞれ曲面とされた中間曲部と内周曲部と外周曲部とによって構成されており、該内周曲部の曲率半径が該外周曲部の曲率半径以下とされているものである。

本態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、ゴム凹溝の深さを深くすることなくゴム凹溝の内周曲部を局所的にインナ軸部材に接近させ易くなることから、内周曲部のインナ軸部材への接近部分において本体ゴム弾性体の変形量を調節することができて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上が図られる。

本発明によれば、筒形防振装置において、こじり方向の入力に対する優れた耐久性を実現することができる。

本発明の第一実施形態としての筒形防振装置を示す断面図であって、図２のＩ－Ｉ断面に相当する図 図１のＩＩ－ＩＩ断面図 図１に示す筒形防振装置の正面図 図１のＩＶ－ＩＶ断面図 本発明の第二実施形態としての筒形防振装置を示す断面図であって、図６のＶ－Ｖ断面に相当する図 図５のＶＩ－ＶＩ断面図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１～図４には、本発明の第一実施形態として、鉄道用車両の台車に用いられる筒形防振装置１０が示されている。筒形防振装置１０は、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が本体ゴム弾性体１６によって弾性連結された構造を有している。以下の説明において、原則として、上下方向とは図１中の上下方向を、左右方向とは図２中の上下方向を、前後方向とは軸方向である図１中の左右方向を、それぞれ言う。また、周方向とは、原則として、インナ軸部材１２及びアウタ筒部材１４の周方向を言う。

インナ軸部材１２は、金属等で形成された高剛性の部材であって、全体として円柱形状とされた中央部１８と、中央部１８から軸方向の両外側へ突出する一対の取付部２０，２０とを備えている。

中央部１８は、外周へ向けて突出する膨出部２２を備えている。膨出部２２は、円弧を中心軸回りで回転させた回転体形状の表面を有しており、外周へ向けて軸方向の長さ寸法が徐々に小さくなっている。図１，図２に示すように、縦断面において、膨出部２２の表面は円弧状とされており、膨出部２２の表面の曲率中心Ｃ１は、インナ軸部材１２における膨出部２２が設けられた部分の中心Ｃ０（以下、インナ軸部材１２の中心Ｃ０）を通るインナ中心軸に対して、膨出部２２の突出先端側へ距離ｄだけずれた位置に設定されている。インナ軸部材１２の中心Ｃ０を通るインナ中心軸と膨出部２２の表面の曲率中心Ｃ１との距離ｄは、特に限定されないが、例えば、膨出部２２の表面の曲率半径よりも小さいことが望ましく、これによって膨出部２２の表面の曲率半径が過度に小さくなるのを防ぐことができる。なお、膨出部２２の表面の曲率中心Ｃ１は、軸方向においてインナ軸部材１２の中心Ｃ０と同じ位置に設定されている。膨出部２２の表面の曲率中心Ｃ１は、インナ軸部材１２の中心Ｃ０を中心とする円弧状に周方向で連続しており、図１，図２にも示すように、縦断面においてインナ軸部材１２の中心Ｃ０に対する径方向両側に位置している。

中央部１８における膨出部２２の軸方向両側には、それぞれインナ凹溝２４が設けられている。インナ凹溝２４は、中央部１８の外周面に開口しながら、中央部１８の周方向の全周に亘って連続して延びている。インナ凹溝２４は、溝内面が凹状の湾曲断面形状とされており、溝幅方向（軸方向）の中間に向けて深くなっている。インナ凹溝２４は、湾曲面で構成された滑らかな内面形状を有しており、軸方向内側の端部が膨出部２２の表面に滑らかに連続していると共に、軸方向外側の端部が後述する突出部２６の表面に滑らかに連続している。

中央部１８におけるインナ凹溝２４，２４よりも軸方向外側には、外周へ突出する突出部２６がそれぞれ設けられている。突出部２６は、軸方向内側の端面がインナ凹溝２４の溝内面と連続する湾曲面とされていると共に、軸方向外側の端面が軸直角方向に広がる段差状面２８とされている。突出部２６の突出先端面は、軸方向にストレートに延びる筒状先端面３０とされている。突出部２６は、周方向の全周に亘って略一定の断面形状で連続的に設けられている。突出部２６の外周への突出高さは、膨出部２２の外周への突出高さよりも小さくされており、例えばインナ凹溝２４の深さ寸法以下とされている。尤も、突出部２６の外周への突出高さは、インナ凹溝２４の深さ寸法より大きくされていてもよい。

中央部１８における突出部２６，２６よりも軸方向外側には、円柱形状の接続部３２がそれぞれ設けられている。接続部３２は、突出部２６よりも外径寸法が小さくされており、突出部２６の接続部３２側の軸方向端面が段差状面２８とされている。

取付部２０は、略矩形板状とされており、図３に示すように、厚さ方向（左右方向）の両面が平面とされて二面幅を構成すると共に、幅方向（上下方向）の両面が周方向に広がる湾曲面とされている。取付部２０には、厚さ方向に貫通する円形のボルト孔３４が形成されている。取付部２０は、インナ凹溝２４よりも軸方向外側に設けられており、インナ凹溝２４と取付部２０との間に、取付部２０よりも外周へ突出する突出部２６が周方向に延びて設けられている。

アウタ筒部材１４は、略円筒形状とされており、図１，図２に示すように、内径寸法がインナ軸部材１２の最大外径寸法である膨出部２２の最大外径寸法よりも大きくされている。アウタ筒部材１４は、外周面が軸方向の全長に亘って軸方向にストレートに延びる円筒面とされている。アウタ筒部材１４は、内周面の軸方向中央部分が内周へ向けて開口する凹状面３５とされている。凹状面３５は、縦断面において、軸方向両端部が軸方向内側へ向けて外周へ傾斜するテーパー状とされていると共に、軸方向中央部分が軸方向にストレートに延びる円筒面とされている。凹状面３５は、略一定の断面形状で周方向の全周に亘って連続して延びている。凹状面３５の軸方向寸法は、インナ軸部材１２における膨出部２２の軸方向寸法以上とされている。尤も、凹状面３５の軸方向寸法は、インナ軸部材１２における膨出部２２の軸方向寸法以下であってもよい。

アウタ筒部材１４の軸方向中央部分は、凹状面３５が設けられていることによって、軸方向端部よりも内径寸法が大きくされた大径筒部３６とされている。大径筒部３６は、軸方向端部（後述する小径筒部３８）に比して、径方向で薄肉とされている。アウタ筒部材１４における凹状面３５よりも軸方向外側は、大径筒部３６に対して相対的に内周側へ突出して厚肉とされた小径筒部３８とされている。小径筒部３８の内周面は、軸方向にストレートに延びる円筒面とされている。

インナ軸部材１２の中央部１８とアウタ筒部材１４は軸方向の中央及び径方向の中央が相互に一致するように配されており、インナ軸部材１２がアウタ筒部材１４に挿通されている。インナ軸部材１２は、突出部２６，２６がアウタ筒部材１４の軸方向端よりも内側に位置していると共に、接続部３２がアウタ筒部材１４の軸方向端よりも外側に位置している。インナ軸部材１２の膨出部２２は、アウタ筒部材１４の凹状面３５に対して内周側に離隔して対向配置されており、膨出部２２の軸方向中央と凹状面３５の軸方向中央とが軸方向において略同じ位置となっている。膨出部２２の表面は、凹状面３５に対して軸方向中央で最接近しており、軸方向外側へ向けて離隔距離が次第に大きくなっている。アウタ筒部材１４の小径筒部３８は、インナ凹溝２４と径方向で対向して、インナ凹溝２４に対して外周側に離隔配置されている。インナ凹溝２４，２４は、全体がアウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向内側に位置している。なお、インナ軸部材１２の中央部１８の中央とアウタ筒部材１４の中央とは、軸方向と径方向の少なくとも一方において相互にずれていてもよく、例えば、本体ゴム弾性体１６の加硫成形後の熱収縮やアウタ筒部材１４の絞り加工によって、それら中央が相互にずれる場合もある。また、突出部２６，２６は、アウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向外側に位置していてもよい。

インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の径方向間には、本体ゴム弾性体１６が配されている。本体ゴム弾性体１６は、略円筒形状とされており、内周面がインナ軸部材１２の中央部１８の外周面に固着されていると共に、外周面がアウタ筒部材１４の内周面に固着されている。そして、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が本体ゴム弾性体１６によって相互に弾性連結されている。本体ゴム弾性体１６は、例えば、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４を備える一体加硫成形品として形成されている。本体ゴム弾性体１６の加硫成形後の熱収縮による引張応力を緩和するために、本体ゴム弾性体１６の成形後にアウタ筒部材１４を縮径加工（絞り加工）することが望ましい。アウタ筒部材１４の縮径加工において、例えば、アウタ筒部材１４が軸方向全長に亘って略一定の量だけ縮径されてもよいし、アウタ筒部材１４の軸方向両端部が軸方向中央部よりも大きく縮径されるなど、アウタ筒部材１４の縮径変形量が軸方向で異なっていてもよい。

本体ゴム弾性体１６の内周端部は、インナ軸部材１２に対して、膨出部２２の表面と、インナ凹溝２４の溝内面と、突出部２６の表面とにおいて固着されている。本体ゴム弾性体１６の内周端部の軸方向両端は、突出部２６，２６の筒状先端面３０，３０上に位置しており、突出部２６，２６の段差状面２８，２８が本体ゴム弾性体１６に覆われることなく露出している。本体ゴム弾性体１６の内周端部の軸方向端は、アウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向内側に位置していることが望ましい。本体ゴム弾性体１６におけるインナ凹溝２４への固着部分は、本体ゴム弾性体１６の内周端部の軸方向端よりも厚肉の充填部４０とされている。充填部４０は、インナ凹溝２４の全体に充填されていると共に、インナ凹溝２４の開口端よりも外周側まで設けられている。なお、段差状面２８，２８及び接続部３２，３２の外周面は、本体ゴム弾性体１６から延び出した薄肉のゴムによって覆われる場合もある。本体ゴム弾性体１６の内周端部の軸方向端は、アウタ筒部材１４の軸方向端と同じ位置まで延びていてもよいし、アウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向外側まで突出していてもよい。

本体ゴム弾性体１６の外周端部は、アウタ筒部材１４に対して、凹状面３５よりも軸方向外側まで延び出していると共に、アウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向内側に位置しており、軸方向両端が小径筒部３８の内周面上に位置している。本実施形態では、本体ゴム弾性体１６の内周端部と外周端部の各軸方向端の軸方向位置が、互いに略同じとされている。なお、本体ゴム弾性体１６の外周端部は、アウタ筒部材１４の軸方向端と同じ位置まで延びていてもよいし、アウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向外側まで突出していてもよい。

本体ゴム弾性体１６の軸方向両端部には、ゴム凹溝４２がそれぞれ形成されている。ゴム凹溝４２は、本体ゴム弾性体１６の軸方向端面に開口して、周方向全周に亘って略一定の断面形状で延びている。ゴム凹溝４２の溝内面は、図１に拡大して示すように、それぞれ軸方向にストレートに延びる内周側面４４及び外周側面４６と、それら内外周側面４４，４６をつなぐ底面４８とを、有している。ゴム凹溝４２は、径方向の溝幅寸法が軸方向に溝深さ寸法よりも大きくされた溝断面形状を有している。ゴム凹溝４２の内周側面４４を有する内周側壁部が、本体ゴム弾性体１６の内周側の軸方向端部とされて、インナ軸部材１２に固着されていると共に、ゴム凹溝４２の外周側面４６を有する外周側壁部が、本体ゴム弾性体１６の外周側の軸方向端部とされて、アウタ筒部材１４に固着されている。ゴム凹溝４２の内周側壁部である本体ゴム弾性体１６の内周側の軸方向端部は、軸方向内側部分がインナ凹溝２４に固着された充填部４０とされていると共に、軸方向外側部分が突出部２６の筒状先端面３０に固着されて、充填部４０よりも薄肉とされている。本体ゴム弾性体１６の内周側の軸方向端は、軸方向において、インナ凹溝２４よりも軸方向外側、且つアウタ筒部材１４の軸方向端よりも軸方向内側に位置している。ゴム凹溝４２の外周側壁部である本体ゴム弾性体１６の外周側の軸方向端部は、略全体がアウタ筒部材１４の小径筒部３８に固着されて、略一定の厚さとされている。

ゴム凹溝４２の開口の軸方向位置は、インナ凹溝２４よりも軸方向外側に位置しており、突出部２６の外周側とされている。ゴム凹溝４２は、インナ凹溝２４と軸直角方向の投影において重なっており、ゴム凹溝４２の底面４８は、軸方向において、インナ軸部材１２のインナ凹溝２４にまで達している。ゴム凹溝４２は、アウタ筒部材１４の凹状面３５と軸直角方向の投影において重なっており、ゴム凹溝４２の底面４８は、アウタ筒部材１４の凹状面３５にまで達している。

ゴム凹溝４２の底面４８は、中間曲部５０と、内周曲部５２と、外周曲部５４とによって構成された湾曲面とされている。中間曲部５０は、本実施形態では凹状湾曲面であって、縦断面における曲率半径がＲａとされた円弧状の縦断面形状を有している。本実施形態の中間曲部５０は、内周端と外周端が軸方向において略同じ位置とされており、曲率中心が径方向の略中央に位置している。内周曲部５２は、内周側面４４と中間曲部５０とをつなぐ凹状湾曲面であって、縦断面における曲率半径がＲｂとされた円弧状の縦断面形状を有している。外周曲部５４は、外周側面４６と中間曲部５０とをつなぐ凹状湾曲面であって、縦断面における曲率半径がＲｃとされた円弧状の縦断面形状を有している。

中間曲部５０の曲率半径Ｒａは、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂ及び外周曲部５４の曲率半径Ｒｃよりも大きくされている。また、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂは、外周曲部５４の曲率半径Ｒｃよりも小さくされている。本実施形態では、中間曲部５０の曲率半径Ｒａは、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂと外周曲部５４の曲率半径Ｒｃの合計よりも大きくされている。例えば、中間曲部５０の曲率半径Ｒａは、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂの１．４倍～１００倍の範囲であることが望ましい。また、外周曲部５４の曲率半径Ｒｃは、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂの１．１倍～１０倍の範囲であることが望ましい。

本体ゴム弾性体１６は、ゴム凹溝４２の底面４８とインナ軸部材１２の膨出部２２との間において、部分的に薄肉となっている。この薄肉部５６は、厚さ寸法ｔが充填部４０の最大厚さ寸法Ｔよりも小さくされている。従って、充填部４０の両側には、充填部４０の最大厚さ寸法Ｔよりも薄肉とされた部分がそれぞれ設けられている。

かくの如き構造とされた筒形防振装置１０は、例えば、インナ軸部材１２の取付部２０，２０がボルト孔３４，３４に挿通される図示しないボルトによって図示しない鉄道の台車、車体、軸箱等に取り付けられると共に、アウタ筒部材１４が図示しない鉄道用台車のリンクやダンパ類の端部に設けられた筒状部に圧入固定される。

このような鉄道用台車への装着状態において、筒形防振装置１０は、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の相対傾動によるこじり方向の入力（こじり入力）に対して、高い耐久性が求められる。

そこで、本実施形態の筒形防振装置１０は、インナ軸部材１２に膨出部２２が設けられており、こじり入力時に本体ゴム弾性体１６が主としてせん断変形を生じることから、過度な引張による本体ゴム弾性体１６の亀裂の発生等が回避される。本実施形態では、アウタ筒部材１４における膨出部２２との対向面が凹状面３５とされていることから、こじり入力時の歪の低減がより効果的に実現され得る。なお、こじり方向の入力に対する本体ゴム弾性体１６の亀裂等の損傷は、本体ゴム弾性体１６の軸方向端部や本体ゴム弾性体１６のインナ軸部材１２及びアウタ筒部材１４への接合面、本体ゴム弾性体１６の内部等において発生し得るが、本実施形態に係る筒形防振装置１０によれば、それら損傷の発生が想定される部位の何れにおいても、損傷抑制効果が発揮され得る。

本体ゴム弾性体１６の軸方向端部にゴム凹溝４２が設けられており、こじり入力時に本体ゴム弾性体１６の軸方向端部がインナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の間で大きく圧縮変形又は引張変形し難くなっている。これにより、こじり入力に際して、本体ゴム弾性体１６の軸方向端部における亀裂の発生などが回避される。

ゴム凹溝４２の底面４８は、曲率半径の大きい中間曲部５０と、中間曲部５０よりも曲率半径の小さい内周曲部５２及び外周曲部５４とを備えている。これにより、ゴム凹溝４２の底面４８の径方向幅が大きく確保されており、ゴム凹溝４２の径方向での自由長の確保によって耐久性の向上が図られている。本実施形態のゴム凹溝４２は、深さ寸法Ｄよりも幅寸法Ｗが大きくされた扁平な溝断面形状を有しており、深さを過度に深く設定することなく径方向の自由長を確保することができる。

インナ軸部材１２における膨出部２２の軸方向両側には、それぞれインナ凹溝２４が設けられており、インナ凹溝２４内に本体ゴム弾性体１６の充填部４０が配されている。充填部４０はインナ凹溝２４内に設けられることで比較的に厚肉とされており、こじり入力時に充填部４０が変形することによって、本体ゴム弾性体１６の歪、更には本体ゴム弾性体１６の内周側の軸方向端部における歪が低減される。

ゴム凹溝４２がインナ凹溝２４に対して軸直角方向の投影において重なる深さで設けられていることにより、本体ゴム弾性体１６における充填部４０よりも軸方向内側に薄肉部５６が設けられている。これにより、本体ゴム弾性体１６における薄肉部５６よりも軸方向内側部分（インナ軸部材１２の膨出部２２に固着された軸方向中央部分）と充填部４０との間での変形伝達率が、薄肉部５６で調節されて、充填部４０の過度な変形による損傷が防止される。

本実施形態のゴム凹溝４２は、底面４８において内周曲部５２の曲率半径Ｒｂが外周曲部５４の曲率半径Ｒｃよりも小さくされていることから、ゴム凹溝４２をインナ軸部材１２に対して狭い範囲で局所的に接近させ易く、本体ゴム弾性体１６のゴムボリュームを確保しながら、充填部４０の変形を制限することができる。

インナ軸部材１２の膨出部２２の曲率中心Ｃ１が、インナ軸部材１２の中心Ｃ０に対して、膨出部２２の突出先端側にずれている。これにより、膨出部２２は、インナ軸部材１２の中心Ｃ０を曲率中心とする球状表面を有する場合に比して、表面の曲率半径が小さくされて、外周端の位置が同じであれば、軸方向の長さ寸法が小さくなっている。それゆえ、軸直角方向のばね特性を適切に設定しながら、膨出部２２の軸方向両外側においてアウタ筒部材１４の軸方向端よりも内側にインナ凹溝２４やゴム凹溝４２等の形成スペースを確保することができる。

本体ゴム弾性体１６の軸方向端面は、膨出部２２よりも軸方向の外側に位置していることによって、径方向の自由長が大きく確保されている。これにより、ねじり方向の入力に対する耐久性の向上が図られる。また、膨出部２２の外周側では本体ゴム弾性体１６の径方向の厚さ寸法が小さくなることから、本体ゴム弾性体１６の軸直方向のばねを硬く設定することができる。

本体ゴム弾性体１６におけるゴム凹溝４２よりも内周側の軸方向端部が、充填部４０よりも軸方向外側でインナ軸部材１２の突出部２６に固着されており、充填部４０よりも径方向で薄肉とされている。これにより、本体ゴム弾性体１６の変形に際して、本体ゴム弾性体１６の内周の軸方向端面が過度に変形し難く、軸方向端面の損傷が防止される。インナ軸部材１２への固着による拘束力が大きく作用する薄肉の軸方向端部が、比較的に厚肉とされた充填部４０の軸方向外側に設けられていることにより、充填部４０が変形する際にも、本体ゴム弾性体１６の内周部分における軸方向端面の変形が抑制される。

図５，図６には、本発明の第二実施形態としての筒形防振装置６０が示されている。筒形防振装置６０は、インナ軸部材１２とアウタ筒部材６２が本体ゴム弾性体６４によって連結された構造を有している。以下の説明において、第一実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。

アウタ筒部材６２は、内周面が軸方向に直線的に延びる円筒面とされており、内周面に凹状面３５を備えておらず、軸方向の全長に亘って略一定の厚さ寸法とされている。

本体ゴム弾性体６４は、軸方向の両端部にそれぞれゴム凹溝６６を備えている。ゴム凹溝６６は、図５に拡大して示すように、底面４８を構成する中間曲部５０の曲率半径Ｒａが内周曲部５２の曲率半径Ｒｂ及び外周曲部５４の曲率半径Ｒｃよりも大きくされていると共に、内周曲部５２の曲率半径Ｒｂと外周曲部５４の曲率半径Ｒｃとが同じ大きさとされている。また、中間曲部５０の曲率中心は、径方向において、ゴム凹溝６６の内周側面４４よりも外周側面４６に近い位置に設定されており、ゴム凹溝６６の最深部がゴム凹溝４２の幅方向中央よりも外周側に位置している。従って、ゴム凹溝６６は、内周端部の深さ寸法が外周端部の深さ寸法よりも小さくされている。

このような本実施形態の筒形防振装置６０によっても、各方向でのばね特性を適切に設定しながら、こじり方向の入力に対する耐久性の向上が図られる。

なお、第一実施形態の本体ゴム弾性体１６と第二実施形態のアウタ筒部材６２を組み合わせて採用することもできるし、第二実施形態の本体ゴム弾性体６４と第一実施形態のアウタ筒部材１４とを組み合わせて採用することもできる。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、ゴム凹溝４２は、インナ凹溝２４よりも軸方向内側まで達する深さとされていてもよく、底面４８が膨出部２２の外周側に位置し得る。

ゴム凹溝の底面を構成する中間曲部は、必ずしも凹状湾曲面に限定されない。例えば、凸状湾曲面や曲率半径が無限大の曲面である平面を少なくとも一部に有する形態等とされていてもよい。中間曲部が凸状湾曲面や平面とされている場合にも、中間曲部の曲率半径が内周曲部の曲率半径及び外周曲部の曲率半径よりも大きくされる。

中間曲部は、予め凹状湾曲面として成形されていてもよいし、平面又は凸状湾曲面として成形された後、絞り加工によって凹状湾曲面となるようにしてもよい。同様に、中間曲部は、予め凸状湾曲面として成形されていてもよいし、平面又は凹状湾曲面として成形された後、絞り加工によって凸状湾曲面となるようにしてもよい。

中間曲部と内周曲部と外周曲部は、全体に亘って曲率半径が一定とされた円弧状湾曲面に限定されない。特に、絞り加工後には、各曲部においてそれぞれ曲率半径が一定とならない場合もある。各曲部の曲率半径が一定ではない場合に、前記第一の態様に係る筒形防振装置は、中間曲部の曲率半径の最大値が、内周曲部の曲率半径の最大値及び外周曲部の曲率半径の最大値よりも大きくされていればよい。

前記実施形態では、周方向の全周に亘って一定の溝断面形状で延びるゴム凹溝４２（６６）を例示したが、ゴム凹溝の溝断面形状は周方向で変化していてもよい。例えば、ゴム凹溝の溝幅寸法と溝深さ寸法の少なくとも一方が周方向で変化していてもよいし、ゴム凹溝の溝幅寸法と溝深さ寸法を維持しながら断面形状が変化していてもよい。

ゴム凹溝は、必ずしも全周に亘って連続して延びる環状の溝に限定されず、例えば、周方向で部分的に設けられていてもよい。より具体的には、例えば、本体ゴム弾性体１６の径方向両側にそれぞれ半周に満たない長さで周方向に延びるゴム凹溝を設けてもよい。また、例えば、ゴム凹溝は、軸方向視でＣ字環状とされて一周に満たない長さで周方向に延びる１つが設けられていてもよいし、周方向で３つ以上が設けられていてもよい。

インナ軸部材１２の取付部２０の構造は、あくまでも一例であって、取付対象の構造に応じて適宜に変更され得る。具体的には、例えば、取付部の正面視の外形が台形状や半円形状等、矩形以外の形状とされていてもよいし、板状に限定されることなくロッド状等であってもよい。また、一対の取付部を相互に異なる形状や大きさとすることもできるし、それら一対の取付部の各連結構造を相互に異ならせることもできる。また、取付部の取付対象に対する連結構造は、ボルト固定に限定されず、ピン固定、嵌合、圧入、或いはそれらの複合構造などであってもよい。このことからも分かるように、前記実施形態において取付部２０に設けられていたボルト孔３４は必須ではなく、取付対象との連結構造に応じて適宜に変更される。更に、ボルト孔を長穴として、取付部の取付対象に対する相対的な位置の誤差を許容可能とすることもできる。更にまた、一対の取付部に設けられるボルト孔を相互に異なる直径とすることで、筒形防振装置の取付対象に対する取付方向を規定することもできる。

インナ軸部材１２の接続部３２は、必須ではなく、例えば、突出部２６が設けられた部分の軸方向外側に取付部２０が直接つながって設けられていてもよい。また、接続部３２の具体的な形状は特に限定されず、例えば、軸方向視の外形が板状などの円柱以外の形状であってもよい。

また、インナ軸部材１２の膨出部２２の表面形状は、例えば、縦断面においてインナ軸部材１２の中心Ｃ０に対する径方向外側に焦点を有する楕円形とされていてもよい。このことからも分かるように、膨出部２２の表面の曲率は、一定でなくてもよく、例えば軸方向外側へ向けて小さく又は大きくなるように徐々に又は段階的に変化し得る。また、縦断面において軸方向に直線的に延びる筒状面を膨出部２２の突出先端に設定することもできる。また、膨出部２２は、縦断面において台形状等であってもよく、円弧状の表面を有するものに限定されない。

インナ凹溝は、周方向の全周に亘って一定の溝断面形状に限定されず、周方向で溝断面形状が変化していてもよい。また、インナ凹溝は、必ずしもインナ軸部材の全周に亘って設けられていなくてもよく、周方向で部分的に設けられ得る。更に、周方向で部分的なインナ凹溝を周方向で相互に離れた状態で複数設けることも可能であり、複数のインナ凹溝の溝形状は、相互に同じであってもよいし、相互に異なっていてもよい。

前記実施形態のアウタ筒部材１４の外周面は、ストレートな円筒形状に限定されず、例えば、内周面の凹状面３５と対応する凸状の湾曲面とされていてもよいし、軸方向端部がテーパー状に縮径されて圧入時の案内面とされていてもよい。

本発明に係る筒形防振装置は、例示した鉄道用台車に適用される他、例えば、自動車のサスペンションブッシュ、トルクロッドブッシュ、エンジンマウント等にも適用され得る。

１０ 筒形防振装置（第一実施形態）
１２ インナ軸部材
１４ アウタ筒部材
１６ 本体ゴム弾性体
１８ 中央部
２０ 取付部
２２ 膨出部
２４ インナ凹溝
２６ 突出部
２８ 段差状面
３０ 筒状先端面
３２ 接続部
３４ ボルト孔
３５ 凹状面
３６ 大径筒部
３８ 小径筒部
４０ 充填部
４２ ゴム凹溝
４４ 内周側面
４６ 外周側面
４８ 底面
５０ 中間曲部
５２ 内周曲部
５４ 外周曲部
５６ 薄肉部
６０ 筒形防振装置（第二実施形態）
６２ アウタ筒部材
６４ 本体ゴム弾性体
６６ ゴム凹溝

Claims (10)

1. インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、
   前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、
   該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側に設けられて、前記本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、
   該本体ゴム弾性体の軸方向両端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が設けられて、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっており、
   該ゴム凹溝の底面はそれぞれ曲面とされた中間曲部と内周曲部と外周曲部とによって構成されており、
   該中間曲部の曲率半径が該内周曲部及び該外周曲部の曲率半径よりも大きくされている筒形防振装置。
2. インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、
   前記本体ゴム弾性体の軸方向両端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が設けられており、
   前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、
   該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、該本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、
   該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっており、
   該インナ軸部材には該インナ凹溝よりも軸方向両外側へ突出する取付部が設けられており、
   該インナ軸部材における該取付部と該インナ凹溝との軸方向間には、該取付部よりも外周側へ突出した突出部が周方向に延びて設けられており、
   該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝よりも内周側の軸方向端が該突出部の外周面上に位置して該充填部よりも薄肉とされている筒形防振装置。
3. インナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって連結された筒形防振装置であって、
   前記インナ軸部材には外周へ突出する膨出部が設けられており、
   該膨出部の表面が縦断面において円弧状とされて、該膨出部の該表面の曲率中心が該インナ軸部材の中心に対して該膨出部の突出先端側へずれており、
   該インナ軸部材には外周面に開口して周方向に延びるインナ凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、前記本体ゴム弾性体の充填部が該インナ凹溝内に充填されており、
   該本体ゴム弾性体の軸方向端面に開口して周方向に延びるゴム凹溝が該膨出部の軸方向両外側にそれぞれ設けられて、該本体ゴム弾性体における該ゴム凹溝の開口端が該インナ凹溝よりも軸方向外方に位置しており、且つ、該ゴム凹溝が該インナ凹溝の少なくとも一部と軸直角方向の投影で重なっている筒形防振装置。
4. 前記インナ凹溝の全体が前記アウタ筒部材の軸方向端よりも軸方向内側に位置している請求項１～３の何れか一項に記載の筒形防振装置。
5. 前記本体ゴム弾性体の内周端部が、軸方向において前記インナ凹溝よりも外側且つ前記アウタ筒部材の軸方向端よりも内側に位置している請求項４に記載の筒形防振装置。
6. 前記本体ゴム弾性体における前記充填部よりも軸方向内側には、該充填部の最大厚さ寸法よりも厚さ寸法が小さい薄肉部が設けられている請求項１～３の何れか一項に記載の筒形防振装置。
7. 前記アウタ筒部材は、前記インナ軸部材の前記膨出部と軸直角方向で対向する部分が軸方向両端部よりも内径寸法の大きい大径筒部を備えている請求項１～３の何れか一項に記載の筒形防振装置。
8. 前記アウタ筒部材における前記大径筒部の軸方向両側には、内周へ向けて突出するように厚肉とされて該大径筒部よりも内径寸法が小さくされた小径筒部がそれぞれ設けられて、該小径筒部が前記インナ凹溝と径方向で対向して該インナ凹溝の外周に位置している請求項７に記載の筒形防振装置。
9. 前記ゴム凹溝は軸直角方向の溝幅寸法が軸方向の溝深さ寸法よりも大きくされている請求項１～３の何れか一項に記載の筒形防振装置。
10. 前記ゴム凹溝の底面がそれぞれ曲面とされた中間曲部と内周曲部と外周曲部とによって構成されており、
    該内周曲部の曲率半径が該外周曲部の曲率半径以下とされている請求項１～３の何れか一項に記載の筒形防振装置。

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