JP5162192B2 - Axle spring for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両、トラック、産業用車両等に用いられる軸ばね装置に係り、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前記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の弾性部が介装されて成る車両用軸ばねに関するものである。 The present invention relates to a shaft spring device used for railway vehicles, trucks, industrial vehicles, and the like, and more specifically, a plurality of elastic layers between a main shaft and an outer cylinder having the same or substantially the same axis. The present invention relates to a vehicular shaft spring in which an elastic portion of a laminated rubber structure is provided in which a hard rubber partition and a hard partition wall are alternately laminated concentrically or substantially concentrically with each other in the radial inner and outer directions.
この種の軸ばねを用いた車両としては、特許文献1において開示された鉄道車両用のものが知られている。即ち、特許文献1の図2に示されるように、車軸を支える車軸箱27を台車枠28に懸架支持させる手段であって、上下向きの姿勢で車軸箱の前後に一つずつ配される状態で台車に組み込まれている。
The vehicle using this type of shaft springs, has been known for a railway vehicle disclosed in
この軸ばねでは、弾性部のゴムがクッションバネになっているとともに、そのゴムの持つ粘性により、若干ではあるがダンパー(減衰)機能も持ち合わせている。言い換えると鉄道用台車においては、高い減衰性能を必要としない場合等に軸ばねを用いた懸架構造が採られている。鉄道台車に用いられる軸ばねは、弾性部等の断面ハ字状を呈するもの、即ち、円錐積層ゴム構造を有する軸ばねである。 In this shaft spring, the rubber of the elastic portion is a cushion spring, and also has a damper (attenuation) function, albeit slightly, due to the viscosity of the rubber. In other words in the railway carriage, the suspension structure using a shaft spring or the like may not require a high damping performance is adopted. The shaft spring used in the railway carriage is a shaft spring having a cross-sectional shape such as an elastic portion, that is, a conical laminated rubber structure.
軸ばねを用いる構造の台車において、高い減衰性能を持たせたい場合には、まず弾性部の弾性層を構成するゴムを減衰性の高い材料のもの、所謂「高減衰ゴム」を用いることが考えられる。しかしながら、ゴムの減衰性を高くすると要求されるクリープ性能を満たすことができなくなり、クリープ性能を満たすようにすると減衰性は悪くなってしまうという具合に、減衰性能とクリープ性能とは相反する特性であるため、実現が困難である。 If you want to have a high damping performance in a truck with a structure using a shaft spring, first consider using a so-called “high damping rubber” for the rubber that constitutes the elastic layer of the elastic part. It is done. However, if the damping property of the rubber is increased, the required creep performance can no longer be satisfied, and if the creep performance is satisfied, the damping performance deteriorates. This is difficult to implement.
そこで、主軸を中空の筒軸状のもの(特許文献1の図3や図4を参照)に形成し、その中空部のスペースを利用してダンパー機構を設ける手段が考えられる。例えば、中空部をシリンダに形成して作動油等の減衰用流体を入れるとともに、そのシリンダ内において軸心方向に摺動移動するオリフィス付ピストンを外筒側に支持させる、といった構成のダンパー機構が考えられる。しかしながら、この手段では、構造の複雑化、部品点数の増加、重量増、コストアップが余儀なくされてしまう。 In view of this, it is conceivable to form the main shaft in a hollow cylindrical shape (see FIGS. 3 and 4 of Patent Document 1) and provide a damper mechanism using the space of the hollow portion. For example, a damper mechanism having a configuration in which a hollow portion is formed in a cylinder and a damping fluid such as hydraulic oil is placed therein, and a piston with an orifice that slides in the axial direction in the cylinder is supported on the outer cylinder side. Conceivable. However, this means, complicating the structure, increase in the number of components, weight gain, cost from being forced.
また、特許文献2(図1等を参照)や、特許文献3(図1,図3を参照)に示されるように、別体のダンパー装置を軸ばねと併設させる手段も考えられる。この手段では、軸ばねのとしての「構造の複雑化」は回避されるが、まとまった配置スペースが別途必要になるとともに、重量増やコストアップの問題は依然として残る。従って、高い減衰性能を持つ車両用軸ばねの実現には、更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、更なる構造工夫により、部品点数の増加やコストアップが極力少なくなるようにしながら、専用の配置スペースが不要で簡易なダンパー付の車両用軸ばねを実現して提供する点にある。 The object of the present invention is to realize and provide a vehicle-use shaft spring with a simple damper that does not require a dedicated arrangement space while further reducing the increase in the number of parts and the cost increase by further structural improvements. It is in.
請求項1に係る発明は、主軸1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2との間に、複数の弾性層4と硬質隔壁5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の弾性部3が介装されて成る車両用軸ばねにおいて、
前記主軸1と前記外筒2との前記軸心P方向での相対移動による膨縮が可能なダンパ室9と、このダンパ室9に連通されるオリフィス12と、を有して成るダンパー機構bが装備され、前記ダンパ室9が、前記外筒2の軸心方向における一端を閉塞する閉塞部6と、前記主軸1と、前記弾性部3とで囲まれる空間部7で構成され、前記オリフィス12が前記主軸1に設けられ、
前記軸心P方向に貫通する筒状部材で形成される前記主軸1のダンパ室側端を閉塞させる栓10を設け、その栓10に前記主軸1の中空部1eと前記ダンパ室9とを連通させる前記オリフィス12が形成され、
前記主軸1の中空部1eに、前記オリフィス12に連続される螺旋状のオリフィスチューブ13が配備されていることを特徴とするものである。
In the invention according to
A damper mechanism b having a
A
The
請求項1の発明によれば、主軸と外筒との相対上下動に伴うダンパ室の膨縮により、ダンパ室とその外部とを連通するオリフィスを流体が通過し、それによって減衰力(減衰性能)を得ることができる。ダンパ室は、元々備わっている構成要素である主軸と外筒との軸心方向の相対移動を利用したものであるから、ダンパ室を膨縮させるのための特別な構造が不要である。その結果、更なる構造工夫により、部品点数の増加やコストアップが極力少なくなるようにしながら、専用の配置スペースが不要で簡易なダンパー付の車両用軸ばねを実現して提供することができる。この場合、ダンパ室は、請求項1のように、外筒の軸心方向における一端を閉塞する閉塞部と、主軸と、弾性部とで囲まれる空間部で構成する手段を採ることが可能である。 According to the first aspect of the present invention, due to the expansion and contraction of the damper chamber accompanying the relative vertical movement of the main shaft and the outer cylinder, the fluid passes through the orifice communicating with the damper chamber and the outside thereof, thereby reducing the damping force (damping performance). ) Can be obtained. Since the damper chamber uses the relative movement in the axial direction between the main shaft and the outer cylinder, which are constituent elements originally provided, a special structure for expanding and contracting the damper chamber is not necessary. As a result, by further structural improvements, an increase in the number of parts and an increase in cost can be minimized, and a simple axle shaft spring with a damper that does not require a dedicated arrangement space can be realized and provided. In this case, as in the first aspect, the damper chamber can employ a means configured by a space portion surrounded by a closing portion that closes one end in the axial direction of the outer cylinder, the main shaft, and the elastic portion. is there.
請求項1の発明によれば、外部連通する中空部を有する主軸、即ち、現行品の主軸を設計変更無くそのまま用いることができる利点があるとともに、そのために主軸上端に装備される栓、即ち新設部品である栓にオリフィスも形成してあるから、多機能化が図られた栓とする合理構成が可能となる利点もある。 According to the first aspect of the present invention, there is an advantage that the main shaft having a hollow portion communicating with the outside, that is, the main shaft of the current product can be used as it is without changing the design, and for that purpose, a plug provided at the upper end of the main shaft, that is, a new installation Since an orifice is also formed in the plug that is a part, there is also an advantage that a rational configuration of a multi-function plug can be realized.
請求項1の発明によれば、本来的に空いているスペースである主軸の中空部を利用して、そこに螺旋状のオリフィスチューブを栓のオリフィスに続けて設けてあるから、詳しくは実施形態の項にて説明するが、オリフィスチューブが気柱共鳴管として機能し、特定の周波数に対して振動低減を図ることができるという付随効果が得られる。 According to the first aspect of the invention, the hollow portion of the main shaft, which is an originally vacant space, is used, and the spiral orifice tube is provided in succession to the orifice of the stopper. As will be described in the section, the attendant effect that the orifice tube functions as an air column resonance tube and vibration can be reduced at a specific frequency is obtained.
以下に、本発明による車両用軸ばねの実施の形態を、鉄道車両の台車における懸架用として用いられる場合について図面を参照しながら説明する。図1は実施例1の車両用軸ばねを示す断面図、図2,3はそれぞれ参考実施例1,2の車両用軸ばねを示す断面図、図4,5は図1の車両用軸ばねの別構造を示す要部の断面図、図6は図3の車両用軸ばねの別構造を示す要部の断面図である。
Hereinafter, the embodiment of a vehicle shaft spring according to the present invention will be described with reference to the drawings when used as a suspension in the bogie. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a vehicle shaft spring according to a first embodiment, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views illustrating vehicle shaft springs according to
〔実施例1〕
実施例1による車両用軸ばねAは鉄道台車に使用されるものであって、図1に示すように、主軸1とこれと互いに同一(又はほぼ同一でも良い)の縦軸心Pを有する外筒2との間に、三層(複数の一例)の弾性層4と二層(複数の一例)の硬質隔壁5とを縦軸心Pと同心状態(又はほぼ同心状態でも良い)で径内外方向で交互に積層する積層ゴム構造の弾性部3が介装されて成る軸ばね部aと、この軸ばね部aの上部に一体的に形成されるダンパー機構bとで構成されている。
[Example 1]
The shaft spring A for a vehicle according to the first embodiment is used for a railway bogie, and as shown in FIG. 1, an outer shaft having a
主軸1は、金属製のものであって、上窄まり状の円錐外周面1a、ストッパフランジ1b、下端開口1c、ネジ部1d(車軸の車箱に固定するために主軸1の下端部に形成されるネジ部)、中空部1eを有する筒状部材に形成されている。外筒2は、下拡がり状の円錐内周面2a、上端内側の嵌合内周面2bを有する断面がハ字状の円錐筒に形成されている。外筒2は、主軸1に対してその上側(円錐外周面1a側)よりも上方に寄せて(軸心Pに沿う方向においては主軸1に対してその小径側に寄せて)配置されている。
The
弾性部3は、縦軸心Pを中心とする内外三層のゴム層(弾性層の一例)4A,4B,4Cと、同様に内外二層の硬質隔壁5A,5Bとから成り、円錐外周面1aと円錐内周面2aとの間に介装される状態で主軸1と外筒2とに亘って装備されている。各硬質隔壁5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4及び各硬質隔壁5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円筒状のものに形成されている。
The
つまり、軸ばね部aは、主軸1の外周面1a、弾性部3、及び外筒内周面2aそれぞれの縦軸心Pに沿う方向での断面視形状が互いに同じ向きに揃えられたハ字状に形成され、かつ、弾性部3が縦軸心Pに沿う方向においては主軸1に対してその小径側に寄せて配置され、かつ、外筒2が縦軸心Pに沿う方向においては弾性部3に対してその小径側に寄せて配置される円錐積層ゴム構造に構成されている。
In other words, the shaft spring portion a has a letter C in which the cross-sectional shapes in the direction along the longitudinal axis P of each of the outer
ダンパー機構bは、主軸1と外筒2との縦軸心P方向での相対移動による膨縮(「膨張と縮小」の略)が可能なダンパ室9と、このダンパ室9に連通されるオリフィス12と、オリフィス12に続くオリフィスチューブ13と、を有して構成されている。ダンパ室9は、外筒2の縦軸心P方向における一端である上端を閉塞する閉塞部6と、主軸1と、弾性部3とで囲まれる空間部7で構成されている。主軸1の上端には、中空部1eに蓋をして閉塞させる栓10が装備されており、その栓10も空間部7の構成要素になっているとともに、栓10を縦軸心P方向に貫通する小径の孔10aを形成して主軸1の中空部1eとダンパ室9とを連通させるオリフィス12とされている。閉塞部6は、Oリング11を介して外筒2の上端に内嵌される円板蓋によって構成されている。
The damper mechanism b communicates with a
そして、主軸1の中空部1eに、栓10のオリフィス12に連続される第2オリフィスとも言うべき螺旋状のオリフィスチューブ13が配備されている。例えば、オリフィスチューブ13は、オリフィス12と同等の小径内径を有して予め螺旋状に形成されチューブ(金属管、非鉄金属管、合成樹脂製管、等)を設けて構成される。そして、オリフィスチューブ13の先端開口部13aは、下端開口1cを介して外部に通ずる中空部1e内において開放されており、その結果、ダンパー機構bは、オリフィス12の先端部が大気開放されるエアダンパー機構に構成されている。
In the
つまり、ダンパ室9を形成する空間部7には空気(大気、エア)が充満されており、鉄道車両(図示省略)の荷重変動や走行振動等によって外筒2が主軸1に対して上下移動することによるダンパ室9の膨縮が生じると、それに伴う空間部7と外部とのエアの流通が小径で長さの長いオリフィス12及びオリフィスチューブ13を介して行われることによる空気の流通抵抗により、主軸1と外筒2との相対上下変動が減衰されるダンパー機能が発揮されるのである。オリフィスチューブ13の付設によって大なる減衰力を出してあるが、小なる減衰力で良い場合には、オリフィスチューブ13を省略して栓10のオリフィス12のみを有するダンパー機構bでも良い。
That is, the
実施例1による車両用軸ばねAによれば、次のような特徴を有している。主軸1と外筒2との相対上下動に伴って空気(エア)がオリフィス12,13を通過することにより、高い減衰性能を得ることができる。栓10のオリフィス12に続く気柱共鳴管であるオリフィスチューブ13を設けることにより、特定の周波数に対して振動低減を図ることが可能となっている。つまり、オリフィスチューブ13(気中共鳴管)の固有振動数を問題となっている周波数に合せることにより、特定周波数のエネルギーをオリフィスチューブ13で吸収させることが可能になるのである。
The vehicle shaft spring A according to the first embodiment has the following characteristics. When the
また、弾性部3のゴム層4にすぐり孔が設けられている場合では、図4,図5に示すように、すぐり孔21を閉塞するに足りるゴム膜等の閉塞膜22を設けることで対処する。これらの閉塞膜22,22は、軸ばねの製造過程ですぐり孔21に膜を設けることも可能である。図4は、外側ゴム層4Cのすぐり孔21に形成された最小面積の閉塞膜22の一例を示し、図5は、外側ゴム層4Cのすぐり孔21に形成された傾斜した楕円閉塞膜22の一例を示すそれぞれ要部の断面図である。尚、すぐり孔及びその弊害を補う閉塞膜の抱き合わせ構成は、後述する参考実施例1,2においても同様に適用可能である。
Further, when a tick hole is provided in the rubber layer 4 of the
〔参考実施例1〕
参考実施例1による車両用軸ばねAは、図2に示すように、オリフィス12が異なる以外は実施例1の車両用軸ばねAと同じである。その異なるオリフィス12は、軸心方向に貫通する状態で弾性層3に、具体的には中間ゴム層4Bに形成される貫通孔14を有して構成されている。この場合は栓10の孔10a(図1参照)は省略される。尚、図2に仮想線で示すように、小径の内部流路を有して内側ゴム層4Aを上下に貫通するオリフィスチューブ15を設けてオリフィス12とする手段でも良く、この手段ではチューブ15の長さ調節によってオリフィス12としての長さ(減衰性)の可変調節設定が行える点で有利である。
[Reference Example 1]
As shown in FIG. 2, the vehicle shaft spring A according to the
〔参考実施例2〕
参考実施例2による車両用軸ばねAは、図3に示すように、ダンパー機構bが異なる以外は実施例1の車両用軸ばねAと同じである。その異なるダンパー機構bは、外筒2の上端に固定される面板16と、主軸1と、これら面板16と主軸1とに亘って張設される弾性膜17とで囲まれる空間部18で形成されるダンパ室9を有して構成されている。上下方向視の形状が円形を為す面板16は外筒2の上端内側の嵌合内周面2bに内嵌されて、段差部2cで下限位置が固定される状態で先に嵌合内周面2bに内嵌されている円環状の取付座19の上側に、Oリング11を介して積層配置されている。
[Reference Example 2]
As shown in FIG. 3, the vehicle shaft spring A according to the
弾性膜17は、上下方向視で円形を為すラッパ状(スピーカーにおけるコーン型振動板状)に形成されるものであって、強化繊維入りゴム等の弾性材を用いて形成されている。弾性膜17の上端部は、取付座19の内周面19aに内嵌される上端周壁17aと、取付座19の下面19bに沿う上端フランジ部17bとによって取付座19に密封嵌合されるとともに、弾性膜17の下端部は、主軸1の上端に装備される栓10の上端壁に密着接合されている。その結果、面板6と弾性膜17と栓10(主軸1)とで囲まれる空間部18がダンパ室9を形成している。
The
栓10には、図1の場合と同様に上下に貫通する孔10aによるオリフィス12が形成されているとともに、そのオリフィス12に続くオリフィスチューブ13が中空部1eに内装されている点も実施例1のものと同様である。また、弾性部3には、具体的には外側弾性層4Cには、縦軸心P方向に貫通する空気給排用孔20が形成されている。空気給排用孔20は、例えば外側弾性層4Cの径方向厚みを直径とする円孔が挙げられる(図3)が、その他の孔でも良い。
As in the case of FIG. 1, the
参考実施例2の車両用軸ばねAにおいては、主軸1と外筒2との相対上下移動が生じると、弾性膜17等によるダンパ室9が膨縮変化し、それによってオリフィス12,13を介しての外部との空気給排による減衰力が生じるダンパー機構bが構築されている。但し、弾性部3に設けられている空気給排用孔20を通じてに空気給排により、面板16と、弾性部3と、栓10等で囲まれた部分におけるダンパ室9以外の部分の容積が、外筒2と主軸1との相対上下動によって変化しないように構成されている。
In the vehicular shaft spring A of the
参考実施例2による車両用軸ばねAによれば、次のような特徴を有している。主軸1と外筒2との相対上下動に伴って空気(エア)がオリフィス12,13を通過することにより、高い減衰性能を得ることができる。栓10のオリフィス12に続く気柱共鳴管であるオリフィスチューブ13を設けることにより、特定の周波数に対して振動低減を図ることが可能となっている。つまり、オリフィスチューブ13(気中共鳴管)の固有振動数を問題となっている周波数に合せることにより、特定周波数のエネルギーをオリフィスチューブ13で吸収させることが可能になる。
The vehicle shaft spring A according to the
弾性膜17の形状に関しては、図3に示す円滑な表面形状を有する形状でも良いが、次のようなものでもの良い。即ち、膜素材の剛性高い場合は、図6に示すように、径内側への折返し部23を複数有して、幾重に折り重ねた提灯のようにすることにより、高い追従性と効率の良い空気給排気〔ダンパ室9と大気(外部)との間のオリフィス12を介したエアの給排気〕が実現できる。
Regarding the shape of the
〔別実施例〕
オリフィス12や13の先端開口に続く密閉容器であるタンク室を設け、これらオリフィス、タンク室、及びダンパ室にエアや各種ガス(窒素ガス等の不活性ガス)、或いはガスと油(流体)との双方が入れられたダンパー機構bも可能である。
[Another Example]
A tank chamber which is a sealed container following the opening of the tip of the
1 主軸
1e 中空部
2 外筒
3 弾性部
4 弾性層
5 硬質隔壁
6 閉塞部
7 空間部
9 ダンパ室
10 栓
12 オリフィス
13 オリフィスチューブ
14 孔
16 面板
17 弾性膜
18 空間部
20 空気給排用孔
A 車両用軸ばね
P 軸心
b ダンパー機構
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記主軸と前記外筒との前記軸心方向での相対移動による膨縮が可能なダンパ室と、このダンパ室に連通されるオリフィスと、を有して成るダンパー機構が装備され、前記ダンパ室が、前記外筒の軸心方向における一端を閉塞する閉塞部と、前記主軸と、前記弾性部とで囲まれる空間部で構成され、前記オリフィスが前記主軸に設けられ、
前記軸心方向に貫通する筒状部材で形成される前記主軸のダンパ室側端を閉塞させる栓を設け、その栓に前記主軸の中空部と前記ダンパ室とを連通させる前記オリフィスが形成され、
前記主軸の中空部に、前記オリフィスに連続される螺旋状のオリフィスチューブが配備されている車両用軸ばね。 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 vehicle shaft spring having an elastic part of the structure interposed therein,
A damper mechanism comprising a damper chamber capable of expanding and contracting by relative movement of the main shaft and the outer cylinder in the axial direction; and an orifice communicating with the damper chamber; and the damper chamber Is composed of a closed portion that closes one end in the axial direction of the outer cylinder, the space surrounded by the main shaft, and the elastic portion, and the orifice is provided in the main shaft ,
A stopper for closing the damper chamber side end of the main shaft formed by a cylindrical member penetrating in the axial direction is provided, and the orifice for communicating the hollow portion of the main shaft with the damper chamber is formed in the plug;
A vehicle shaft spring in which a spiral orifice tube continuous with the orifice is disposed in a hollow portion of the main shaft.
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