JP3397340B2 - 鉄道車両用軸ばね装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の輪軸を軸
受けする軸箱を、台車枠に連結すべく機能する鉄道車両
用軸ばね装置に関するものであり、とくには、装置を小
型化して、所要に応じた高いばね定数はもちろん、十分
低いばね定数をももたらすものである。

【０００２】

【従来の技術】車両への乗心地の向上および、車両の走
行安定性の向上を目的とする、従来の鉄道車両用軸ばね
装置としては、たとえば、出願人が先に特開平４−5007
4 号として提案したものがあり、これは図５に横断面図
で示すように、剛性材料からなる内外筒21, 22間に、た
とえばゴム弾性体23を配設するとともに、それらの内外
筒間に、周方向に離隔して位置する複数の液室24を区画
し、また、それらの液室24の連通をもたらす絞り通路25
を外筒22の外側に設けるとともに、その絞り通路25およ
び液室24のそれぞれに液体を封入し、さらに、絞り通路
25に、ばね定数変更手段、たとえば電磁弁26を配設した
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、かかる従来
技術にあっては、絞り通路25および電磁弁26がともに外
筒22の外側に配設されていることから、装置全体が大型
化することに加え、外筒の、軸箱もしくは台車枠への取
付け構造が複雑になるという問題があり、しかも、この
従来技術では、絞り通路25の長さが必然的に長くなっ
て、液体の流動抵抗が大きくなるため、振動周波数と、
絞り通路内の液体の慣性力との関連において、その絞り
通路が目詰りするおそれが高く、また、柔らかいばね特
性が必要なときに、ばね装置を十分柔らかくすることが
できないという問題があった。

【０００４】この発明は、従来技術が抱えるこのような
問題点をことごとく解決することを課題として検討した
結果なされたものであり、この発明の目的は、装置全体
を十分小型にするとともに、取付構造を極めて単純なも
のとすることができ、さらには、絞り通路の目詰りのお
それを十分に取り除くとともに、ばね定数を所期した通
りに低減させることができる鉄道車両用軸ばね装置を提
供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の鉄道車両用軸
ばね装置は、とくに、軸箱側部材もしくは台車枠側部材
としての軸体と、この軸体を囲繞する、他方側の部材と
しての外筒との間に弾性体を配設するとともに、軸体と
外筒との間の、周方向に離隔した位置に、軸体および外
筒と、弾性体とで区画される複数個の液室を軸体に極く
近接させて設け、これらのそれぞれの液室の相互を、前
記軸体を横切って延びる絞り通路によって、弾性体をほ
とんど介在させることなく連通させるとともに、その絞
り通路に、液室および絞り通路内に封入した液体の流動
抵抗を変化させるばね定数変更手段を設け、このばね定
数変更手段を、アクチュエータに連絡した弁部材により
構成するとともに、その弁部材を、摩擦係数の小さい摺
接部材で挟み込んで支持するとともに、それらの摺接部
材を、筒状をなす剛性ケーシング内へ収納し、この剛性
ケーシングを、天板および底板とともに、軸体の下端部
に設けた窪みに緊密に嵌め込んで固定したものである。

【０００６】ここで好ましくは、上述したところに加え
て、絞り通路を、軸体から、天板、剛性ケーシングおよ
び摺接部材を経て弁部材に貫通させて設けるとともに、
軸体中心線に対して対称に延在させる。

【０００７】

【作用】かかる鉄道車両用軸ばね装置では、一の装置内
で、軸体に、それを横切って延びる絞り通路を形成する
ことにより、絞り通路それ自体の全長を短かくして封入
流体の流動抵抗を十分小ならしめることができるので、
そこへの振動の伝達に際しての絞り通路の目詰りのおそ
れをほぼ完全に取除くことができ、また、絞り通路に設
けたばね定数変更手段の作用下で、封入流体に及ぼす流
動抵抗を最小とすることにより、装置のばね定数を十分
小ならしめることができる。

【０００８】なおこの場合、軸体に形成する絞り通路の
通路径は十分大ならしめることが好ましく、このことに
よっても、装置構造その他に何の影響を及ぼすこともな
い。この一方において、装置のばね定数の増加は、ばね
定数変更手段を作動させて封入流体の流動抵抗を高める
ことによってもたらされ、その封入流体の流動を完全に
阻止することによって、ばね定数の増加をとくに顕著な
ものとすることができる。

【０００９】しかも、この装置では、それぞれの液室
を、軸体内に設けた絞り通路によって連通させているこ
とから、外筒の外側にその絞り通路を設ける従来技術に
比して、通路径の大小を問わず、装置全体を小型化する
ことができ、また、装置外筒の、軸箱もしくは台車枠へ
の取付構造を極めて単純なものとすることができる。

【００１０】

【実施例】以下にこの発明を図示例に基づいて説明す
る。図１はこの発明に係る装置の適用例を示す要部側面
図であり、図中１は台車枠を、２は輪軸をそれぞれ示
し、３は、輪軸２をその軸端部分で軸受けする軸箱を示
す。

【００１１】また４は、軸箱３と、その上方に位置する
台車枠１とを連結する、この発明に係る軸ばね装置を示
し、この軸ばね装置４は、軸箱３の、前後方向に突出す
るそれぞれのアーム５を台車枠１に連結して、台車枠１
に対する輪軸２の相対変位を弾性的に規制するととも
に、その台車枠１、車体その他の重量を輪軸２に負担さ
せるべく機能する。

【００１２】これがためここでは、図２および図３のそ
れぞれに、縦断面図および横断面図で示すように、たと
えば、台車枠側部材としての剛性軸体６と、軸箱側部材
としての剛性外筒７とを、それらの間に配設した弾性体
８によって相互連結するとともに、それらの間の周方向
に離隔した位置、たとえば、装置の適用状態で車両の前
後方向に向く、一の装置の直径方向の対抗位置に、軸体
６と、外筒７と、弾性体８とで囲まれる二個の液室９の
それぞれを、軸体６に極く近接させて区画し、これらの
両液室９の相互を、軸体６をそれの中心軸線と直交する
方向に横切って延びる絞り通路10を介してほぼ直接的
に、すなわち、弾性体８をほとんど介在させることなく
連通させ、そして、それらの液室９および絞り通路10の
それぞれに、エチレングリコールその他とすることので
きる液体11を充填封入するとともに、絞り通路10に、ば
ね定数変更手段の一例としての弁部材12を配設すること
によって鉄道車両用軸ばね装置を構成する。なお、弁部
材12は、図２に示すところでは軸体６の下端に取付けた
アクチュエータ13に連結されて、所要に応じて適宜の位
置へ回動される。

【００１３】ここで、この例の弾性体８は、それを、図
３に示すところから明らかなように、車両の前後方向に
向く二個所に分割配置して、それらの弾性体間に、車両
の左右方向に向く二個の中空スペース14をそれぞれ区画
することにより、とくには、車両の左右方向のばね定数
を十分小ならしめるべく機能し、また、その弾性体内に
軸線方向に延びる複数枚の剛性板15を半径方向に間隔を
おいて埋設することにより、車両の前後および左右方向
の外力ならびに、軸線方向の外力のそれぞれに対してば
ね定数を適宜に高めるべく機能する。

【００１４】ところで、かかる弾性体８においては、図
２に示すように、その高さを外筒７から軸体６に向けて
次第に高くすることにより、弾性体８の、剛性板15への
接着面積を、その半径方向の内外にわたってほぼ等しく
することができ、これがため、弾性体８の各部分に生じ
る歪みを十分均等ならしめて弾性体８の耐久性を高める
ことができる。

【００１５】またここでの、絞り通路10への弁部材12の
配設は、モータとすることができるアクチュエータ13に
連結されてほぼ球状をなすその弁部材12を、テフロンそ
の他の、摩擦係数の小さい摺接部材16で挟み込んで支持
するとともに、それらの摺接部材16を、筒状をなす剛性
ケーシング17内へ収納し、さらに、その剛性ケーシング
17を、天板18および底板19とともに、軸体６の下端部に
設けた窪み20へ緊密に嵌め込んで固定することによって
行う。なおこの場合、絞り通路10は、軸体６から、天板
18、剛性ケーシング17および摺接部材16を経て弁部材12
に貫通し、軸体中心線に対して対称に延在する。

【００１６】弁部材12を含むこのような絞り通路構造に
よれば、その弁部材12の、図示のような完全開放状態の
下では、車両の前後方向の水平外力の作用に際し、それ
ぞれの液室内の液体は、極めて円滑に流動することがで
き、これがため，絞り通路の目詰りのおそれを十分に取
り除き、併せて、ばね定数を十分小ならしめることがで
きる。これに対し、アクチュエータ13の作動によって、
弁部材12の開度を低下させた場合には、その低下につれ
て絞り通路面積が徐々に減少して液体の流動抵抗が増加
するので、ばね定数もまた次第に増加することになり、
そのばね定数は、弁部材13の全閉状態で最高となる。

【００１７】なお、この弁部材12は、それを、全閉位置
と全開位置との二位置で開閉弁として機能させることも
でき、この場合には、車両の前後方向のばね定数が、高
低二段階に変化されることになり、たとえば、車両の発
進および停止時には、弁部材12を全閉とすることでばね
定数を高め、そして、車両の旋回走行時には、弁部材12
を全開としてばね定数を低下させることができる。この
ことによれば、車両の発進および停止時には、車両の走
行安定性を高めるとともに、車両への乗心地を高めるこ
とが可能となり、一方、旋回走行時には、曲線軌道部分
への車輪の追従抵抗を有効に低減させることが可能とな
る。

【００１８】図４は、弁部材の他の例を示す略線横断面
図であり、これは、球状弁部材12に、大径および小径の
二種類の貫通孔12a, 12bをそれぞれ形成することによっ
て、三種類のばね定数を選択可能ならしめたものであ
る。すなわち、車両の発進および停止時には、弁部材12
を全閉状態として液体の流動を阻止することによって、
ばね定数を最も高めることができ、また、車両の直進走
行時には、弁部材12の小径貫通孔12b を絞り通路10に整
列させることによって中位のばね定数をもたらすことが
でき、さらに、車両の旋回走行時には、大径貫通孔12a
を絞り通路10に整列させることによって最低のばね定数
をもたらすことができる。

【００１９】以上のように構成してなる軸ばね装置は、
たとえば、軸体６に固定した取付部材6aを台車枠１に取
付け、また、外筒７を、軸箱３のアーム５に取り付ける
ことにより、そして、必要に応じて、そのアーム５と、
取付部材6aもしくは台車枠１との間にコイルスプリング
を配設することにより使用に供することができる。

【００２０】なお、以上に述べた実施例において、弁部
材12を、アクチュエータ13によって回動される円柱状部
材とすること、または、軸体６の軸線方向もしくは、そ
れと直交する方向に往復作動するスプールバルブとする
こともでき、これによっても、上述したと同様の作用効
果をもたらすことができる。

【００２１】また図示はしないが、この発明によれば、
液室内への封入液体を電気粘性流体とするとともに、ば
ね定数変更手段を、絞り通路の対抗側壁に配設されて、
電圧印加手段に接続された電極とすることもでき、これ
によれば、電極、ひいては電気粘性流体への印加電圧を
変化させて、その電気粘性流体それ自身の粘度を変更す
ることにより、軸ばね装置のばね定数を無段階に調整す
ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上に述べたところから明らかなよう
に、この発明によれば、軸体に、それの中心軸線と直交
する方向に延びてそれを横切る絞り通路を形成すること
によってその全長を十分短くすることができるので、そ
の絞り通路が封入流体に及ぼす固有の流動抵抗を十分小
ならしめることができ、それ故に、絞り通路の、目詰り
のおそれを効果的に取り除くとともに、装置の最小ばね
定数を、これもまた十分小ならしめることができる。加
えて、絞り通路およびばね定数変更手段のいずれをも、
外筒より内周側に配設することによって、装置全体を十
分小型化することができるとともに、装置外筒の取付け
を極めて容易ならしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明装置の適用例を示す要部側面図である。

【図２】 この発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図３】 図２の横断面図である。

【図４】 弁部材の他の例を示す横断面図である。

【図５】 従来例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１ 台車枠 ２ 輪軸 ３ 軸箱 ４ 軸ばね装置 ５ アーム ６ 軸体 ７ 外筒 ８ 弾性体 ９ 液室 10 絞り通路 11 液体 12 弁部材 12a 大径貫通孔 12b 小径貫通孔 13 アクチュエータ 14 中空スペース 15 剛性板 16 摺接部材 17 剛性ケーシング 18 天板 19 底板 20 窪み

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道車両の輪軸を支持する軸箱と、この
   軸箱の上方に位置する台車枠とを相互連結する鉄道車両
   用軸ばね装置であり、 軸箱側部材もしくは台車枠側部材としての軸体と、この
   軸体を囲繞する、他方側の部材としての外筒との間に弾
   性体を配設するとともに、軸体と外筒との間の、周方向
   に離隔した位置に、軸体および外筒と、弾性体とで区画
   される複数個の液室を軸体に極く近接させて設け、これ
   らのそれぞれの液室の相互を、前記軸体を横切って延び
   る絞り通路によって、弾性体をほとんど介在させること
   なく連通させるとともに、その絞り通路に、液室および
   絞り通路内に封入した液体の流動抵抗を変化させるばね
   定数変更手段を設け、このばね定数変更手段を、アクチ
   ュエータに連結した弁部材により構成するとともに、そ
   の弁部材を、摩擦係数の小さい摺接部材で挟み込んで支
   持するとともに、それらの摺接部材を、筒状をなす剛性
   ケーシング内へ収納し、この剛性ケーシングを、天板お
   よび底板とともに、軸体の下端部に設けた窪みに緊密に
   嵌め込んで固定してなる鉄道車両用軸ばね装置。
2. 【請求項２】 絞り通路を、軸体から、天板、剛性ケー
   シングおよび摺接部材を経て弁部材に貫通させて設ける
   とともに、軸体中心線に対して対称に延在させてなる請
   求項１に記載の鉄道車両用軸ばね装置。