JP5069974B2 - Vehicle suspension system - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両、トラック、産業用車両等の車両用懸架装置に係り、詳しくは、主軸とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心を有する外筒との間に、複数の弾性層と硬質隔壁とを軸心と同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、軸心に沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部が介装されて成る軸ばねを有する車両用懸架装置に関するものである。 The present invention relates to a suspension for a vehicle such as a railway vehicle, a truck, and an industrial vehicle. More specifically, a plurality of elastic layers are provided between a main shaft and an outer cylinder having the same or substantially the same axis. A laminated rubber structure in which hard partition walls are laminated in the inner and outer directions in a concentric or almost concentric manner with the shaft center, and an elastic portion having a cross-sectional shape in the direction along the shaft center is interposed. The present invention relates to a vehicle suspension device having a shaft spring.
この種の車両用懸架装置の例として、鉄道車両用の空気ばね装置がある。鉄道車両用空気ばね装置は、特許文献1において開示されたもののように、車体側となる板状支持部(上面板2)と、車輪側(台車側)となる被支持部(下面板3)と、これら両者に亘って気密接合されるダイヤフラム(空気ベローズ1)とを有して成る空気ばねを持つ構成とされている。
As an example of this type of vehicle suspension device, there is an air spring device for a railway vehicle. The air spring device for railway vehicles, like that disclosed in
上記のような鉄道車両用空気ばね装置においては、何らかの原因によってダイヤフラムが破損した場合でも、その日の営業運転や整備車庫への自力走行による帰還を可能にすべく最低限度の緩衝作用が得られるような工夫がされている。即ち、ゴム層と硬質板とを交互に上下に積層して成る積層ゴム構造の弾性体(ストッパー8)を被支持部(下面板3)の下側に配置しており、ダイヤフラム(空気ベローズ1)の破損時にはそれによって下降する板状支持部(上面板2)を弾性体(ストッパー8)で受止めることにより、車体を懸架可能となる。 In the air spring device for a railway vehicle as described above, even if the diaphragm is damaged due to some cause, a minimum buffering effect is obtained so as to enable return by self-operating to the maintenance operation garage on that day. Have been devised. That is, an elastic body (stopper 8) having a laminated rubber structure formed by alternately laminating rubber layers and hard plates is disposed below the supported portion (lower surface plate 3), and the diaphragm (air bellows 1) is arranged. ) Is received by the elastic body (stopper 8), the vehicle body can be suspended.
このように緊急時における懸架手段であるエマージェンシーストッパーは、走行安定性や乗り心地の面からはバネ定数がある程度低い方が望ましいが、そうすると空気ばねが正常に作用している通常時では、空気ばねと弾性体とが直列的に装備されている構造上、バネ定数が低くなり過ぎてしまうため芳しくない。そこで、特許文献2において開示されるように、空気ばねが通常に作用しているときには弾性体が無関係となり、ダイヤフラムの破損時にのみ弾性体が機能するように構造工夫することにより、ダイヤフラム破損時のエマージェンシーストッパーとしての低目のバネ定数設定が可能となる鉄道車両用空気ばね装置も知られている。
As described above, the emergency stopper, which is a suspension means in an emergency, preferably has a spring constant that is somewhat low in terms of running stability and ride comfort, but in that case, the air spring normally operates when the air spring is operating normally. Since the spring constant becomes too low due to the structure in which the elastic body and the elastic body are equipped in series, it is not good. Therefore, as disclosed in
前記弾性体は上下に積層される積層ゴム構造のもの、即ち圧縮型積層ゴムに構成されており、これを予圧縮させて用いることによって鉄道車両という大荷重に耐えうる懸架手段とされているが、その構造上乗り心地を改善する程の低いバネ定数を出すのは難しいものである。かといって、最大荷重時に的を絞った大なるバネ定数を出すことも困難であり、そのため、満員時等の大なる荷重が作用する場合には弾性体が撓み過ぎ、周辺部品と干渉するおそれがあるという問題も払拭されないため、エマージェンシーストッパーとしての弾性体にはさらなる改善の余地が残されているものであった。
本発明の目的は、良好な乗り心地と大荷重出の踏ん張りとが両立できて鉄道車両用空気ばね装置におけるエマージェンシーストッパーとして好適に用いることが可能となるように、撓み前期においては低いバネ定数による懸架状態が、そして撓み後期においては高いバネ定数による懸架状態が得られる改善された車両用懸架装置を提供する点にある。 The object of the present invention is to use a low spring constant in the first half of the flexure so that both good ride comfort and struts with a large load can be achieved and can be suitably used as an emergency stopper in an air spring device for railway vehicles. It is an object of the present invention to provide an improved vehicle suspension system in which a suspension state and a suspension state with a high spring constant are obtained in the later stage of bending.
請求項1に係る発明は、主軸8とこれと互いに同一又はほぼ同一の軸心Pを有する外筒9との間に、複数の弾性層11と硬質隔壁12とを前記軸心Pと同心又はほぼ同心状態で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造で、かつ、前記軸心Pに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部10が介装されて成る軸ばねBを有する車両用懸架装置において、
前記弾性層11における径方向で最も端に位置する最端弾性層11Aの前記軸心Pに沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外の弾性層11B,11Cよりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段tが設けられており、
前記最端弾性層11Aは、前記主軸8の台座部13の外周面13aの延長線wと前記主軸側支持部材14の面14aとが交わる箇所xに向かう直線底面部18と、前記台座部13の丸みを帯びた形状の外周部とフランジ部14の面14aとの間に入り込む充填部19とを有し、
前記主軸8と前記外筒9とが前記軸心P方向で互いに接近する方向の荷重が前記軸ばねBに作用するに従って、前記最端弾性層11Aの押出され側が孕み出し変形して前記主軸側支持部材14に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態が得られるように前記弾性部10が構成されていることを特徴とするものである。
In the invention according to
The cross-sectional view shape in the direction along the axis P of the outermost
The outermost
Accordance load in the direction of the
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両用懸架装置において、前記最端弾性層11Aの径方向厚みはそれ以外の弾性層の径方向厚みよりも厚く、かつ、弾性度は互いに同じに設定することにより、前記バネ定数低減手段tが構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の車両用懸架装置において、前記最端弾性層11Aが最も径内側の最内側弾性層であり、その最内側弾性層11Aの内周端から前記主軸8に一体化されるフランジ部14の上面14aに当接する構成とされていることを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 is the vehicle suspension device according to claim 1 or 2, wherein the innermost
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用懸架装置において、車体側となる板状支持部1と、車輪側となる被支持部2と、これら両者1,2に亘って気密接合されるダイヤフラム3とを有して成る空気ばねAが装備されており、前記ダイヤフラム3の破損によって下方移動する前記板状支持部1が前記軸ばねBで受止められるように、前記軸ばねBが前記被支持部2に支持される鉄道車両用のものに構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の車両用懸架装置において、前記弾性層がゴム材料から成るゴム層であることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle suspension device according to any one of the first to fourth aspects, the elastic layer is a rubber layer made of a rubber material.
請求項1の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、断面形状が「ハ」字形状を呈する軸ばねを採用するとともに、主軸と外筒とが軸心方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねに作用するに従って、最端弾性層の押出され側が孕み出し変形して主軸側支持部材に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態(図5,6を参照)が得られるように弾性部を構成してある。これによって、最端弾性層が主軸側支持部材に当ること(所謂メタルタッチ)なく最端弾性層によって明確な非線形特性を出すことが可能になり、良好な乗り心地に寄与するストローク初期のソフトな懸架状態と、大荷重に耐える踏ん張りの効くストローク後期のハードな懸架状態とを得ることが可能な車両用懸架装置を提供することができる。この場合、請求項3のように、最内側弾性層の内周端から主軸に一体化されるフランジの上面に当接する構成を採用することができる。 According to the first aspect of the present invention, as will be described in detail in the section of the embodiment, a shaft spring having a “C” -shaped cross section is employed, and the main shaft and the outer cylinder are close to each other in the axial direction. As the load in the direction to be applied acts on the shaft spring, the extruded side of the outermost elastic layer squeezes out and deforms so as to obtain an elastic tension state (see FIGS. 5 and 6) in which the outermost elastic layer abuts against the main shaft side support member . An elastic part is formed. As a result, it becomes possible to produce a clear non-linear characteristic by the outermost elastic layer without the outermost elastic layer hitting the main shaft side support member (so-called metal touch), and the softness at the beginning of the stroke that contributes to a good riding comfort. It is possible to provide a vehicle suspension device capable of obtaining a suspended state and a hard suspended state at a later stage of a stroking that can withstand a heavy load. In this case, as in claim 3, it is possible to employ a configuration that abuts on the upper surface of the flange integrated with the main shaft from the inner peripheral end of the innermost elastic layer.
請求項2の発明によれば、最端弾性層の厚みを厚くすることによるバネ定数低減手段としてあるので、複数ある弾性層の弾性度は全て同じで良く、単一の弾性材でもって弾性部を構成することができる。従って、弾性部の製造時には複数の弾性層を同時成形によって効率的に作成できるものとなり、生産効率に優れた軸ばねを有する車両用懸架装置とすることができる利点がある。
According to the invention of
請求項4のように、空気ばねのダイヤフラム破損によって下方移動する板状支持部が軸ばねで受止められるように構成されている鉄道車両用の車両用懸架装置に本発明を適用すれば、良好な乗り心地と大荷重作用時での踏ん張りとが両立できて鉄道車両用空気ばね装置におけるエマージェンシーストッパーとして好適に用いることが可能となるように、撓み前期においては低いバネ定数による懸架状態が、そして撓み後期においては高いバネ定数による懸架状態が得られる改善された車両用懸架装置を提供することができる。
If the present invention is applied to a vehicle suspension device for a railway vehicle configured such that the plate-like support portion that moves downward due to the diaphragm breakage of the air spring is received by the shaft spring, as in
請求項5のように、弾性層をゴム材料で成るゴム層とすれば、必要な機能を確保しながら廉価で大量生産に向く好適な軸ばねを有する実用的な車両用懸架装置とすることができる。
If the elastic layer is a rubber layer made of a rubber material as in
以下に、本発明による車両用懸架装置の実施の形態を、鉄道車両用空気ばねに適用した場合について図面を参照しながら説明する。図1は鉄道車両用空気ばね装置の構造を示す断面図、図2は軸ばね部分の断面図、図3〜図6は空気ばね破損時における軸ばねの懸架状態を示す作用図、図7〜図9は軸ばね懸架における内側ゴム層による非線形特性を示す各種の関係グラフである。 Hereinafter, a case where an embodiment of a vehicle suspension device according to the present invention is applied to an air spring for a railway vehicle will be described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an air spring device for a railway vehicle, FIG. 2 is a cross-sectional view of a shaft spring portion, FIGS. 3 to 6 are operational views showing a suspended state of the shaft spring when the air spring is broken, and FIGS. FIG. 9 is various relational graphs showing nonlinear characteristics of the inner rubber layer in the shaft spring suspension.
〔実施例1〕
図1に鉄道車両用空気ばね装置(以下、単に「空気ばね装置」と略称する)Sが示されている。この車両用懸架装置の一例である空気ばね装置Sは、鉄道車両側である上側に位置する空気ばねAと、その下方に位置する軸ばねBとを有して構成されている。この空気ばね装置Sにおいては、通常は空気ばねAのみが作用するのが正常な懸架状態であり、空気ばねAが機能しない非常時になると軸ばねBが作用する臨時の懸架状態になるように設定されている。
[Example 1]
FIG. 1 shows an air spring device (hereinafter simply referred to as “air spring device”) S for railway vehicles. The air spring device S, which is an example of the vehicle suspension device, includes an air spring A positioned on the upper side on the railcar side and a shaft spring B positioned below the air spring A. In this air spring device S, normally, only the air spring A acts is a normal suspension state, and when the air spring A does not function, an emergency suspension state in which the shaft spring B acts is set. Has been.
空気ばねAは、車体側となる円形の板状支持部1と、車輪側となる内筒(被支持部の一例)2と、これら両者1,2に亘って気密接合されるゴム等の弾性材製ダイヤフラム(ベローズ)3とを有して構成されている。
The air spring A includes a circular plate-
板状支持部1は、上下二枚の鋼板から成る円形等の平面視形状を有する支持座1aと、これの下面に固着される筒部1bと、筒部1bの径内側において支持座1aの下面に添着されるクッションゴム部1cと、筒部1bの径外側において支持座1aの下面に添着されるリング状でゴム製の上受座1dと、支持座1aの中心部に固着される支軸1eとを有して構成されている。上下向きの縦軸心Pを有する支軸1eとクッションゴム部1cとには、軸心Pを中心とするエア給排用の貫通孔4が形成されている。上受座1dは、ダイヤフラム3の上部3aを広い面積でもって受け止める機能を発揮するものに構成されている。クッションゴム部1cと上受座1dとは、筒部1bを下方から覆って連続する一続きのゴム材から形成されている。
The plate-
内筒2は、リング状の基板部2aと、これの内径側から立設される環状の規制壁部2bと、筒状の立脚部2cとが一体に形成されて成る単一部品に構成されている。基板部2aの外周部に固定される下受座5に、ダイヤフラム3の下端部3bを載せ付けて受け止め支持されるように構成されている。下受座5は、鋼板製の補強部7と、これを覆う状態のゴム製の受部材6とから構成されている。
The
軸ばねBは、主軸8これと互いに同一の縦軸心Pを有する外筒9との間に、複数のゴム層(弾性層の一例)11と硬質隔壁12とを縦軸心P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で、かつ、縦軸心Pに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈する弾性部10を介装することで構成されている。つまり、円錐積層ゴム構造の軸ばねBである。
The shaft spring B has a plurality of rubber layers (an example of an elastic layer) 11 and a
主軸8は、円錐面を為す外周面13aを有する台座部13と、これの下面に続き前記内筒2を受止め支持するフランジ部14と、筒軸部15とから成り、縦軸心Pを有する円形を呈するものに構成されている。フランジ部14の上面における外周端部には一段低くなる段付部14aが形成されており、内筒2の立脚部2cがその段付部14aを跨ぐ嵌合状態で載せ付け支持されている。主軸8の中心には、縦軸心Pを含む上下の貫通孔16が形成されている。
The
外筒9は、円錐面を為す内周面9aと、下端において径外側に膨出する規制フランジ部9bとを有する筒状部材に形成されており、その上面には、中心孔17aを有する円形の当接板17が載置されている。この外筒9は、その主軸8に対する高さ位置が若干高くなる状態に相対配置されている。
The
弾性部10は、縦軸心Pを中心とする内外三層のゴム層11A,11B,11Cと、同様に内外二層の硬質隔壁12A,12Bとから成り、外周面13aと内周面9aとの間に介装されている。各硬質隔壁12は鋼板等の金属板や強化プラスチック等から形成される。各ゴム層11及び各硬質隔壁12は、いずれも縦軸心Pに沿う方向での断面視形状がハ字状を呈するテーパー円筒状に形成されている。最内側ゴム層である内側ゴム層11Aの径方向厚みは、他のゴム層、即ち中間ゴム層11B及び外側ゴム層11Cの厚みよりも厚く、かつ、ゴム硬度(「弾性度」の一例)は全て同じに設定されており、これにより内側ゴム層11Aのバネ定数をそれ以外のゴム層11B,11Cよりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段tが構成されている。
The
図1や図2に示すように、各ゴム層11の上面11a,11b,11cは厚み方向で中央部が低位となる凹面状に形成され、各下面11d,11e,11fは、外径側端に高位となる小凹入部を有し、そこから内径側である硬質隔壁12又は台座部13に向かっては直線的に繋がれる形状に設定されている。内側ゴム層11Aの下面11fは、台座部13の外周面13aの下方延長線wとフランジ部14の上面14aとが交わる箇所xに向かう直線底面部18と、台座部13の丸みを帯びた形状の下端外周部とフランジ部14の上面14aとの間に入り込む充填部19とを有している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
軸ばねAは、その弾性部10が予め縦軸心P方向に所定量圧縮された予圧縮状態で組み込まれている。即ち、内筒2の立脚部2cの上面にボルト止めされる蓋リング20で規制フランジ部9bの上方移動を阻止する構造により、弾性部10が自由状態から若干下方に押え付けられた状態に予圧縮されている。この予圧縮により、比較的ソフトなバネ定数としながらも大なる荷重で圧縮され始める状態を得ている。
The shaft spring A is incorporated in a pre-compressed state in which the
さて、通常は、図1に示すように、車両側である板状支持部1に掛る荷重は空気ばねAのみを介して台車側である主軸8に作用する懸架状態になっており、空気ばねAのエアサスペンションにより、ストローク初期の低いバネ定数によるソフトな乗り心地、及びストローク後期における高いバネ定数による踏ん張りの効くクッション特性が得られている。そして、何らかの原因によってダイヤフラム3が破損〔破裂(パンク)、エア漏れによる収縮(デフレート)等〕して空気ばねAが作用しなくなると、それによって板状支持部1が下降してクッションゴム部1cを介して当接板17に当接し、空気ばねAが機能しないリジッド状態になり、従って軸ばねBのみによる懸架状態に切換わることとなる。
Normally, as shown in FIG. 1, the load applied to the plate-
軸ばねBのみによる懸架状態では、荷重増による外筒9の下降移動に伴い、外筒9の内周面9aと台座部13の外周面13aとの間隔(径方向長さ)が、それら内外周面の傾斜角度によって徐々に短くなる。つまり、各ゴム層11A,11B,11Cの厚みが次第に減少するようになるので、体積を維持すべく径方向に圧縮される分上下に膨らみ変形する挙動を示すようになり、これが孕み出し(膨出とも言う)という現象である。
In the suspended state by only the shaft spring B, the distance (radial length) between the inner
軸ばねBによる懸架状態では、板状支持部1に掛る荷重は弾性部10を介して主軸8に作用し、外筒9の下降移動量がd1,d2,d3,d4mmのときの弾性部10の状態を図3,4,5,6にそれぞれ示す。先ず、図3に示すd1(例:10mm)下降時には、内側ゴム層11Aの下面11aが若干下方に膨らみ変形し、充填部19から始まる直線底面部18が少なくなっている。下降量が図4に示すd2(例:15mm)になると、内側ゴム層11Aの下面11aの下方への膨出量が増して直線底面部18がほぼ消失しており、フランジ部14の上面14aに接近している。また、各ゴム層11A,11B,1Cの径方向厚みが次第に減少することによる孕み出しにより、各上面11a,11b,11cが上方に盛り上がってきている。
In the suspended state by the shaft spring B, the load applied to the plate-
さらに下降量が増して図5に示すd3(例:20mm)になると、各上面11a〜11c及び下面11d〜11fの孕み出しが顕著になり、特に内側ゴム層11Aの下面11はその殆どがフランジ上面14aに当接するとともに、内側硬質隔壁12Aの下方に回りこむが如くに孕み出し変形しており、もはや変形前の凹入した状態(図2に示す状態)の底面11dとは全く異なった表面形状になっている。この内側ゴム層11A下端の孕み出し変形により、内側硬質隔壁12Aの下降移動が大きく規制される状況になっており、ほぼ中間ゴム層11Bと外側ゴム層11Cとの2層による懸架状態になりつつある。
When the descending amount further increases to d3 (for example, 20 mm) shown in FIG. 5, the protrusions of the
そして、下降量が図6に示すd4(例:26mm)では、各上下面11a〜11fが大きく孕み出しているとともに、外筒9に載置されている当接板17の下面が弾性部10の上面部分にも当接して踏ん張るゴム突っ張り状態(弾性突っ張り状態の一例)になっている。内側ゴム層11Aの下面11dは内側硬質隔壁12Aの下方に回りこむほどに大きく孕み出し変形しており、内側硬質隔壁12Aのそれ以上の下降移動が実質的に不能な状態になっている。
When the descending amount is d4 (eg, 26 mm) shown in FIG. 6, the upper and
つまり、三層のゴム層11A,11B,11Cにおける径方向で最も内端に位置する内側ゴム層(最端弾性層の一例)11Aの縦軸心Pに沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外のゴム層である中間ゴム層11Bのバネ定数K2及び外側ゴム層11Cのバネ定数K3よりも低いバネ定数K1とするバネ定数低減手段tが設けられており、主軸8と外筒9とが縦軸心P方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねBに作用するに従って、内側ゴム層11Aの押出され側(下側)が孕み出し変形してフランジ部(「主軸側支持部材又は外筒側支持部材」の一例14に当接して踏ん張るゴム突っ張り状態が得られるように弾性部10が構成されている。
That is, the cross-sectional shape in the direction along the longitudinal axis P of the inner rubber layer (an example of the outermost elastic layer) 11A that is located at the innermost end in the radial direction in the three
軸ばねBの作動に伴う内側ゴム層11Aのバネ定数K1の変化を実験値に基づいて検討する。空気ばねAの破損時における車両重量増等による軸ばねBの作動、即ち、外筒9の図2に示す基準状態からの下降移動量を10mm(図3のd1)、15mm(図4のd2)、20mm(図5のd3)、26mm(図6のd4)とした場合、内側硬質隔壁12A基準状態(図2に示す状態)からの下降移動量e1〜e4は、6mm(図3のe1)、8.5mm(図4のe2)、10.5mm(図5のe3)、12mm(図6のe4)となっている。図7に、外筒9の下降移動量に対する内側硬質隔壁12Aの下降移動量の関係グラフを示す。
Changes in the spring constant K1 of the
つまり、外筒9が基準状態(図2の状態)から10mm下がるに伴い、内側硬質隔壁12Aは6mm下がる。この外筒9が基準状態から10mm下がる間を第1区間R1と定義する。そして、外筒9が10mm下降状態(図3の状態)から5mm下がる第2区間R2では、内側硬質隔壁12Aは2.5mm下がる。同様に、外筒9が15mm下降状態(図4の状態)から5mm下がる第3区間R3では内側硬質隔壁12Aは2mm下がり、外筒9が20mm下降状態(図5の状態)から6mm下がる第4区間R4では内側硬質隔壁12Aは1.5mm下がる。第1〜第4区間における内側硬質隔壁12Aの下降移動量の比(平均値の比)を対比した関係グラフを図8に示す。
That is, as the
これら図7,8から分るのは、外筒9の下降移動量を線形に増す状態を基準とした場合、内側硬質隔壁12Aの下降移動量は非線形に増す状態に、詳しくは、内側硬質隔壁12Aの下降移動量の増加率が減少する状態になっていることである。要するに、図7においては、内側硬質隔壁12Aの下降移動量の上昇勾配が次第に緩くなっており、図8においては、区間が後部に移行する毎に下降移動量の比(比率)が下がっているのであり、これは外筒9が下降するに伴って内側ゴム層11Aのバネ定数が次第に高くなることを意味している。
7 and 8 are based on the state in which the downward movement amount of the
第1区間R1における内側ゴム層11Aのバネ定数を1とした場合の、その他の区間における内側ゴム層11Aのバネ定数の比は、1.2(第2区間R2)、1.5(第3区間R3)、及び2.4(第4区間R4)となり、その関係グラフを図9に示す。外筒9の下降に伴って内側ゴム層11Aのバネ定数が次第に高くなり、かつ、ストローク後部になるほバネ定数の増加率も大きくなる理想的な非線形特性が得られていることが理解できる。即ち、第2区間R2のバネ定数の第1区間R1のバネ定数に対する増加率は1.2÷1=1.2、第3区間R3のバネ定数の第2区間R2のバネ定数に対する増加率は1.5÷1.2=1.25、第4区間R4のバネ定数の第3区間R3のバネ定数に対する増加率は2.4÷1.5=1.6となる。
When the spring constant of the
従って、例えば中間ゴム層11Bと外側ゴム層11Cのバネ定数K2,K3を内側ゴム層11Aのバネ定数K1の二倍に設定すれば、図8と図9とから、外筒9の下降移動量が20mmを越えたあたりから内側ゴム層11Aのバネ定数K1はその他のゴム層11B,11Cのバネ定数K2,K3と同等のバネ定数になり、それよりさらに外筒9が下降移動する場合の弾性部10としてのバネ定数は2K1(=K2,K3)に維持される。つまり、図9に仮想線を用いて示すラインαのように、外筒9の下降移動量が20mmを少し越えて内側ゴム層11Aのバネ定数K1が第1区間R1のときに二倍となる移動量Yまではバネ定数の比が増加し、移動量Yを越えると内側ゴム層11Aのバネ定数K1はさらに増加するが中間及び外側のゴム層11B,11Cのバネ定数K2,K3は移動量Yのときの第1バネ定数K1と等しいので、以後(外筒9の下降移動量がYmmよりも大きい範囲)は高いバネ定数2K1の状態が維持されるようになる。
Therefore, for example, if the spring constants K2 and K3 of the
一般に軸ばねにおいて非線形特性を出す手段として、例えば、外筒9の下降範囲内において内側硬質隔壁12Aをフランジ部14に当接させることにより、それまでの三つのゴム層11A〜11Cによる比較的小なるバネ定数による軸ばねBの懸架状態から、それ以降は中間及び外側の二つのゴム層11B,11Cによる比較的大なるバネ定数による懸架状態に切換えさせて非線形特性を得る手段(いわゆるメタルタッチ手段)を採ることが考えられる。しかしながら、金属部品どうしが当接することによるショックが生じるとともに、その当接箇所が傷み易く耐久性に問題が出易い等の不利があるため、安易に採用し難い状況がある。
In general, as a means for producing a non-linear characteristic in the shaft spring, for example, the inner
そこで、本発明のように、断面形状が「ハ」字形状を呈する軸ばねBを採用するとともに、主軸8と外筒9とが縦軸心P方向で互いに接近する方向の荷重が軸ばねBに作用するに従って、内側ゴム層11Aの下側が孕み出し変形してフランジ部14に当接して踏ん張るゴム突っ張り状態(図5や図6の状態)が得られるように弾性部10を構成すれば、内側硬質隔壁12Aがフランジ部14に当ること(メタルタッチ)なく内側ゴム層11Aによって明確な非線形特性を出すことが可能になり、良好な乗り心地に寄与するストローク初期のソフトな懸架状態と、大荷重に耐える踏ん張りの効くストローク後期のハードな懸架状態とを実現できている。
Therefore, as in the present invention, the shaft spring B having a “C” -shaped cross section is employed, and the load in the direction in which the
〔別実施例〕
外筒9の下降移動に伴い、外側ゴム層11Cの上側(上端部)が上方に大きく孕み出し変形して外側硬質隔壁12Bの上方移動を規制し、その外側硬質隔壁12Bが当接板(外筒側支持部材の一例)17に当接することなく非線形な特性を出すことが可能となる車両用懸架装置(鉄道車両用空気ばね装置)Aでも良い。バネ定数低減手段tは、最端弾性層(11A)の弾性度をそれ以外の弾性層(11B,11C)の弾性度よりも低くして、径方向厚みは同じとした構成のものでも良い。また、弾性度(ゴム硬度等)及び厚みの双方を変更させてバネ定数低減手段tとすることも可能である。
[Another Example]
As the
例えば、円錐積層ゴム構造の軸ばねBのみで車軸を懸架するようにした構成の車両用懸架装置(トラックや産業車両等)に本発明を適用させることも可能であり、メタルタッチなく非線形特性を出せる有用なものとすることができる。また、弾性層11は弾性を有する弾性材であれば、ゴム以外の材料(EPDM、弾性アクリル樹脂等)でも良い。
For example, it is possible to apply the present invention to a vehicle suspension device (such as a truck or an industrial vehicle) configured to suspend an axle with only a conical laminated rubber-structured shaft spring B, and exhibits non-linear characteristics without metal touch. It can be made useful. The
1 板状支持部
2 被支持部
3 ダイヤフラム
8 主軸
9 外筒
10 弾性部
11 ゴム層
11A 最端弾性層、最内側弾性層
11B 中間弾性層(それ以外の弾性層)
11C 外側弾性層(それ以外の弾性層)
12 硬質隔壁
14 主軸側支持部材、フランジ部
14a 上面
17 外筒側支持部材
A 空気ばね
B 軸ばね
P 軸心
t バネ定数低減手段
DESCRIPTION OF
11C outer elastic layer (other elastic layers)
12
Claims (5)
前記弾性層における径方向で最も端に位置する最端弾性層の前記軸心に沿う方向での断面視形状がハ字状に形成され、かつ、それ以外の弾性層よりも低いバネ定数とするバネ定数低減手段が設けられており、
前記最端弾性層は、前記主軸の台座部の外周面の延長線と前記主軸側支持部材の面とが交わる箇所に向かう直線底面部と、前記台座部の丸みを帯びた形状の外周部とフランジ部の面との間に入り込む充填部とを有し、
前記主軸と前記外筒とが前記軸心方向で互いに接近する方向の荷重が前記軸ばねに作用するに従って、前記最端弾性層の押出され側が孕み出し変形して前記主軸側支持部材に当接して踏ん張る弾性突っ張り状態が得られるように前記弾性部が構成されている車両用懸架装置。
Laminated rubber in which a plurality of elastic layers and hard partition walls are alternately laminated in the inner and outer directions concentrically or substantially concentrically with the shaft center between the main shaft and the outer cylinder having the same or substantially the same shaft center. A suspension device for a vehicle having a shaft spring having a structure and an elastic portion having a cross-sectional shape in a direction along the axis center and having a C shape.
The outermost elastic layer located at the end in the radial direction in the elastic layer is formed in a cross-sectional shape in the direction along the axial center and has a lower spring constant than the other elastic layers. Spring constant reduction means are provided,
The outermost elastic layer includes a linear bottom surface that extends to a location where an extension line of the outer peripheral surface of the pedestal portion of the main shaft and the surface of the main shaft side support member, and an outer peripheral portion having a rounded shape of the pedestal portion; Having a filling part that enters between the surface of the flange part,
As the load in a direction in which the main shaft and the outer cylinder approach each other in the axial direction acts on the shaft spring, the pushed-out side of the outermost elastic layer squeezes and deforms to contact the main shaft-side support member. A suspension system for a vehicle in which the elastic portion is configured so as to obtain an elastic tension state that is stretched.
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