JP5413993B2 - 連結用車両のジョイント - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に基づき、少なくとも１つのジョイントボディによって互いに接続されている２つのジョイントセグメントを含む、連結用車両のジョイントに関する。

複数の部品からなる連結可能な連結式車両は、従来技術からよく知られている。このような連結式車両の部品は、ジョイントによって互いに連結されている。このジョイントは、通常、ベローズによって覆われ、人間が１つの車両部分から別の車両部分に移動するためにブリッジが設けられている。

ジョイントの定義は、この場合、２つの車両部分の間にある配置全体を含む。周知のように、連結式車両は、様々な種類の動きに支配されている。そのため、ジョイントは、ローリング運動、上下運動、さらに屈曲運動も受け入れることができなければならない。ローリング運動とは、両方の車両部分が、長軸を中心として相対的に互いに回転するような運動を意味する。屈曲運動は、２つの車両部分を備える連結式車両がカーブを曲がる際に生じ、これに対して上下運動は、このような連結式車両が陥没部又は隆起部を走る際に生じる。

上述の種類の動きと、それらが重複する動きとを許容するような周知の連結方法は、回転可能に支持されている２つのリングを備える、いわゆる回転リングジョイントを含み、一方のリング（ほとんどの場合、内部リング）は前方車両に配置され、２つ目のリング（ほとんどの場合、外部リング）は後方車両に配置されている。この場合、外部リングは内部リングの上に支持されており、例えば、車両がカーブを曲がる際に、２つの車両の屈曲運動に対応できるように、両方のリングが垂直軸を中心に反対方向に回転可能になっている。

上下運動は、２つの車両部分の一方が、車両長軸に対して横向きの、ラバーベアリングに支持されているピンジョイントを取り巻く２つの回転リングの一方に接続されていることによって可能になっている。この車両部分は、ほとんどの場合が前方車両であり、この前方車両は、そのようなメタルラバーベアリングによって、回転リングジョイントの該当する回転リングと接続されている。

これに関する限り、中央の長軸の両側に２つのメタルラバーベアリングが設けられているのは有利であり、それぞれのベアリングは、車両の長軸方向に対して横に向けられているアクスルボルトを有している。このアクスルボルトは、スリーブジャケットによって囲まれているラバースリーブによって取り囲まれており、アクスルボルトは回転リングと接続され、スリーブはこの車両部分と接続されている。発生するローリング運動は、一方では車両ボディによって、他方ではメタルラバーベアリングによって受け入れられる。

文献１から、さらに、２つのジョイントセグメントを有する屈曲ジョイントが知られており、２つのジョイントセグメントは、ピボットベアリングによって相互に接続されている。一方のジョイントセグメントは、この場合、一方の車両ボックスに固定されており、もう１つのジョイントセグメントは対向する車両ボックスに接続されている。このもう１つのジョイントセグメントは、上下運動及びローリング運動を受け入れるために、ハウジングスリーブによって支持されている、いわゆるローリングジョイントボディを含んでいる。このために、このローリングジョイントボディは、オリーブの形に形成されたジョイントボディを有し、このジョイントボディは、ハウジングスリーブを通る２つのエラストマクッションによって支持されている。ローリングジョイントボディはその両端にスタブアクスルを有し、これらのスタブアクスルによって、ローリングジョイントボディ及びベアリング全体が車両ボックスに固定されている。このピボットベアリングとローリングベアリングとの組合せは、すでに名称によって表されているように、ハウジングスリーブのローリングジョイントボディの支持が柔軟であるために、ローリング運動も上下運動も容易に行うことができる。同様の実施形態が、文献２から知られている。最後に名前を挙げた両方のジョイントは製造コストが比較的高く、特に、例えばバスの場合のように、屈曲角が大きくなる車両に使用することができる。これに対し、鉄道車両の場合、要求される屈曲角は僅かである。

文献３では、業界標準となっている種類のジョイントが説明されている。この場合、連結式車両のジョイントの２つのジョイントセグメントが知られており、これらのセグメントはジョイントボディによって互いに接続されている。このジョイントボディは、ジャーナルの上に配置されている帽子状構造物を有し、このジャーナルは、一方のジョイントセグメントと接続されている。他方のジョイントセグメントは、この帽子状構造物に対応するように形成されている凹形表面を備えるサドルになっており、このサドルは帽子状構造物を有している。

欧州特許出願公開第１９１６１８１明細書 欧州特許出願公開第１９１６１８０明細書 独国特許出願公開第２０２００６００４６４３Ｕ１明細書

本発明に基づく課題は、例えばローリング運動、上下運動、屈曲運動、並びに前述の運動が重なり合う運動など、走行中に発生する全ての運動に対応できるジョイントを提供することにある。特に、構造が単純であり、少ない部品から作られるべきである。

この課題を解決するため、本発明に基づき、サドルと帽子状構造物との間に、エラストマから作られた少なくとも１つの層を備えるベアリングサポートを配置した、冒頭に示した種類の連結式車両用ジョイントが提案される。このことから、従来技術のように、このジョイントが実質的に回転運動する部品を有していないことは明らかであり、むしろ、屈曲運動は、エラストマ部品によってのみ、連結式車両の両方の車両部分の間で可能になっている。従って、本発明の対象は球面のベアリングであり、球面ベアリングの部品としての帽子型構造物と球面ベアリングの部品としてのサドルとの間に柔軟な中間部材が設けられており、この柔軟な中間部材は、帽子型構造物とサドルとの間に嵌め込まれている。ここでは、連結式車両の両方の車両部分の間における屈曲運動が、エラストマから作られる少なくとも１つの層を備えたベアリングサポートによってのみ可能となる。このエラストマ層により、屈曲運動ばかりでなく、すでに説明したように、ジョイントによって互いに接続されている２つの車両間に生じるローリング運動及び上下運動も同様に受け入れられる。本発明に基づくジョイントボディは製造コストが極めて安く、さらに牽牛であるため、特に、連結式バスでの使用又は鉄道車両での使用にも適している。

本発明の有利な特徴及び実施形態は、従属請求項を参照することができる。

有利な実施形態に従って、ジョイントボディは、両側にそれぞれ１つの帽子状構造物を有するように設定されており、これらの帽子状構造物の間にはサドルが設けられ、このサドルは両側に凹形に湾曲した表面を有しており、帽子状構造物とサドルとの間には、それぞれ、エラストマから作られる少なくとも１つの層を備えたベアリングサポートが配置され、両方の帽子状構造物はジャーナルによって接続されている。このことから、一方では、絶対的に左右対称のベアリングサポートができ、さらに両方の帽子状構造物の間にあるサドルの両側にある２つのベアリングサポートにより、比較的大きな屈曲角に対応することができ、同様にローリング運動及び上下運動も非常に広い範囲で許容される。

詳細には、さらに、サドルの凹型に湾曲している表面の半径は、帽子状構造物の凸型に湾曲している表面の半径と異なるように設定されている。特に、この関連において、帽子状構造物の半径は、サドル半径よりも小さいように設定されている。このことから、帽子状構造物とサドルとの間に配置されている、エラストマから作られる少なくとも１つの層を備えたベアリングサポートの外部のエッジ範囲をより厚く形成することができる。このことは、エラストマ層において、面全体にわたって層内の応力を一定に保ちたい場合に有利である。負荷による応力は、当然、内部のエッジ範囲よりも外部のエッジ範囲のほうが大きいため、外部のエッジ範囲におけるエラストマ層の容積を増加させることにより、この部分での応力が減少するため、エラストマ層内の応力が実質的に均等にされる。

本発明の特に有利な特徴に従って、エラストマボディが２つのエラストマ層を含むように設定されており、２つの層の間には湾曲したプレートが配置され、このプレートの湾曲部の半径は、帽子状構造物の半径よりも大きく、サドルの半径よりも小さい。このことから、プレートの上部と下部に、それぞれエラストマ層が設けられていることになり、下部のエラストマ層は上部のエラストマ層よりも厚みが大きくなっている。特にエッジ範囲において、下部のエラストマ層は上部のエラストマ層よりも厚みが大きい。有利であるのは、プレートの下部の層がプレートの上部の層よりも厚いことである。プレートによって両方のエラストマ層をこのように非対称的に分割することは、同様に、両方のエラストマ層の応力が、実質的にエラストマ層の範囲全体にわたって均一であるべきだという条件に負うものである。同様に、２つ又は必要に応じてそれよりも多い数のエラストマ層と、それに応じた複数のプレートとの配置により、屈曲角の増加を可能にするばかりでなく、より大きなローリング運動及び上下運動も行うことができる。エラストマ層は、この場合、例えば加硫反応により、プレートに固定接続されている。

少なくとも１つのエラストマ層を備えるベアリングサポートを損傷することなく、より大きな屈曲角に対応するため、特に有利な特徴に従って、帽子状構造物とエラストマ層との間は、加硫反応などによる固定接続ではなく、むしろこれらの部品が互いにスライド可能であるようにすべきである。帽子状構造物とサドル間の接続によってベアリングサポートに加えられるプリロードに応じて、剥離トルクを調整することができ、この剥離トルクの場合、ベアリングサポートと帽子状構造物、又はサドルとベアリングサポートとが相対的に互いにスライドする。このことから、屈曲角が大きい場合でもベアリングサポートのエラストマ層の破損が予防される。詳細には、ベアリングサポートと帽子状構造物及び／又はサドルとの間に、例えばテフロンからなるスライド層を設け、これによって、カーブ走行中にジョイントに負荷がかかる際、剥離トルクを制御できるようになるのは有利である。

基本的に、帽子状構造物とベアリングサポートとの間、及び／又はサドルとベアリングサポートとの間のスライドによる相対運動は、ベアリングサポートの亀裂とそれに伴う破壊が危惧されるほど、少なくとも１つのエラストマ層の負荷が大きい場合にのみ許容されるのが適切である。基本的には、屈曲角がベアリングサポートにとって常に耐えられる範囲にある場合は、もちろん、加硫反応などによってベアリングサポートと帽子状構造及び／又はサドルと固定接続することもできる。

エラストマ層を用いてジョイントのベアリングサポートを製造する場合に問題となるのが、個々のエラストマ層内の応力を実質的に均一に保つことであるのは、すでに別の箇所で説明した。すなわち、それぞれのエラストマ層内の応力は、実質的にあらゆる箇所にあるべきである。このことは、本発明のもう１つの特徴に従って、少なくとも１つのエラストマ層がエッジ範囲に凹形の湾曲部を有していることによって顧慮される。エラストマ層又は複数のエラストマ層が、例えば、このような連結式車両の走行中に負荷をかけられる場合、それぞれの負荷の種類に応じて、片側の各エラストマ層には負荷がかかり、他方の側のエラストマ層では負荷が解除されるという可能性が常に存在する。負荷がかかる場合、負荷を受けるエラストマ層は、外側へ膨らもうとする。静止状態において設定されているエラストマ層の凹形の湾曲部により、負荷の際にもこのエラストマ層に外側への凸形の湾曲が形成されないようにすることができる。というのも、凸形の湾曲部分では応力が上昇しているため、凸形に湾曲したエラストマ層の外面は、亀裂形成の危険を含んでいるからである。同様のことは、同じ理由から、ジャーナル側での少なくとも１つのエラストマ層における凹形の湾曲形成にも当てはまる。

もう１つの特徴は、帽子状構造物間の間隔がスペーサスリーブによって固定されていることである。このことによって、ベアリングサポートに特定の値までしかプリロードがかからない限り、取付けを簡単にすることができる。

さらに、ベアリングサポートが、ジャーナル又はスペーサスリーブに対して半径方向の間隔を有するように設定されている。このことは、ブレーキ時及び発進時に生じる軸方向の負荷の際に、ベアリングサポートがスリーブ又はジャーナルと確実に接触しないようにするためである。この限りにおいては、サドルがジャーナル又はスペーサスリーブに対して半径方向の間隔を有し、すでに述べたように、車両のブレーキ時又は加速時に、サドルの中心がスペーサスリーブ又はジャーナルにあたるのを防ぐようにも設定されている。このことから、原則的に、サドルは浮動状態でジョイントボディに支持されていることが明らかである。この場合、この間隔の寸法は、ジョイントボディの部品がジャーナル又はスリーブに接触する際の応力が、１つ又は複数のエラストマ層の亀裂を生じない程度になるように決定されている。

さらに本発明の特徴に従って、ジャーナルが植込みボルトとして形成されており、一方の帽子状構造物はこの植込みボルトのねじ山を有している。

次に、図を用いて、本発明を例に従って詳しく説明する。

本発明に基づくジョイントの側面図である。 上から見た図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに従って切断した場合の断面図である。

図１に基づき、第１のジョイントセグメントは１で、第２のジョイントセグメントは２で示されている。第１のジョイントセグメントは、第２のジョイントセグメント２の脚鉄３と４との間にある。第１のジョイントセグメントと第２のジョイントセグメントとの接続は、１０で示されているジョイントボディによって行われる。両方のジョイントセグメント１と２とを接続しているジョイントボディ１０について、以下、図３を使って説明する。

ジョイントボディ１０は、帽子状構造物１１及び１２を含んでいる。両方の帽子状構造物１１及び１２の間には、１５で示されているサドルがある。このサドル１５は、凹形に湾曲した表面１５ａと１５ｂとを有し、これらの表面は、それぞれの帽子状構造物１１、１２の凸形に湾曲した表面１１ａ、１２ａに合わせて配置されている。帽子状構造物１１の凸形に湾曲した表面１１ａ又は帽子状構造物１２の凸形に湾曲した表面１２ａとサドル１５との間には、それぞれ２０で示されているベアリングサポートがある。このベアリングサポート２０は湾曲したプレート２１を有し、プレート２１の上側と下側には、それぞれエラストマ層２２、２３が配置されている。両方のエラストマ層は、加硫反応によってプレート２１と接続されている。エラストマ層２２は、エラストマ層２３よりも厚く形成されている。

その理由は、構造上の理由により、下部のエラストマ層の方が上部の層よりも大きい力に晒されていることにある。さらに、エラストマに耐えられる範囲内に応力を保つため、エラストマ層には様々な寸法が設定されている。エラストマ層２２とエラストマ層２３とは、エッジ範囲（矢印２２ａ、２３ａ又は２２ｂ、２３ｂ）に凹形の湾曲部を有しており、これらの湾曲部は、ベアリングサポートが圧迫された場合に、エラストマ層が凸形に湾曲しないようにする働きがある。というのも、負荷によって層が凸形に湾曲すると、むしろ凹形に湾曲する場合よりも亀裂の形成が予想されるからである。このことは、層の外部にも内部にも当てはまる。

両方の帽子状構造物１１、１２は、植込みボルト３０によって保持されている。植込みボルトを支持するため、一方の帽子状構造物、すなわち帽子状構造物１２は、ねじ山３１を有している。両方の帽子状構造物は、スペーサスリーブ３５によって相互に接続されている。このスペーサスリーブ３５は、エラストマ層２２、２３を備えるベアリングサポート２０が、取付けのため特定の寸法を超えて帽子状構造物により圧迫されないようにする働きがある。ベアリングサポート２０と帽子状構造物及び／又はサドル１５との間には、テフロンからなるスライド層２５を設けることができる。このスライド層は、車両部分間の屈曲角によって帽子状構造物とサドルとの間に生じるトルクが、帽子状構造物／サドルとベアリングサポートのエラストマ層との間の剥離トルクよりも大きい場合、ベアリングサポート２０（ここでは特にエラストマ層）の破壊を防止する目的でボディを相対的に互いにスライドさせる働きがある。すなわち、このスライド層は、極端な負荷が生じた場合、ベアリングサポートを損傷させないために用いられる。同様に、スペーサスリーブは、プレート２１、サドル１５及びプレート２１の両側にあるエラストマ層２２、２３のストッパとしても働く。プレート２１は、加硫反応ツールでの支持に用いるフランジ２１ａを有している。

帽子状構造物１１、１２は、スペーサスリーブ３５に接している。このことは、ベアリングサポート２０とサドル１５とは異なっている。サドル１５は、スリーブに対して間隔ｘを有し、同様にプレート２１はスペーサスリーブ３５に対して半径方向の間隔を有している。エラストマ層２２、２３も、スペーサスリーブに対してそのような間隔を有している。サドル１５の上にあり、第１のジョイントセグメントと接続されているベアリングサポート２０は、車両ブレーキ時及び発進時における矢印４０の方向への動きを避ける必要がある。ベアリングサポート２０とサドル１５との部品がスペーサスリーブ３５と接触するのを防ぐため、すでに説明した間隔が設けられている。しかしながら、間隔「ｘ」の寸法は、エラストマ層がスリーブに接触しても、亀裂形成の危険が生じるほど応力が高くならないような大きさに決定される。

１ 第１のジョイントセグメント
２ 第２のジョイントセグメント
３ 第１のジョイントセグメントの脚鉄
４ 第２のジョイントセグメントの脚鉄
１０ ジョイントボディ
１１ 帽子状構造物
１１ａ 帽子状構造物の湾曲部
１２ 帽子状構造物
１２ａ 帽子状構造物の湾曲部
１５ サドル
１５ａ 凹形の湾曲部
１５ｂ 凸形の湾曲部
２０ ベアリングサポート
２１ プレート
２２ エラストマ層
２２ａ エラストマ層の外部の湾曲部
２２ｂ エラストマ層の内部の湾曲部
２３ エラストマ層
２３ａ エラストマ層の外部の湾曲部
２３ｂ エラストマ層の内部の湾曲部
２５ スライド層
３０ 植込みボルト
３１ 植込みボルトのねじ山
３５ スペーサスリーブ
４０ 二重矢印

Claims (14)

1. 少なくとも１つのジョイントボディ（１０）によって互いに接続されている２つのジョイントセグメント（１、２）を含み、前記ジョイントボディ（１０）は、凹形に湾曲した少なくとも１つの表面（１５ａ、１５ｂ）で形成されている少なくとも１つのサドル（１５）を含み、該サドルは、前記第１のジョイントセグメントによって支持されており、さらに前記ジョイントボディは、少なくとも１つの帽子状構造物（１１、１２）を含み、該帽子状構造物は、他方の前記第２のジョイントエレメント（２）に配置されており、凸形に湾曲した表面（１１ａ、１２ａ）を備える前記帽子状構造物（１１、１２）は、凹形に湾曲した表面（１５ａ、１５ｂ）を備える前記サドル（１５）の上に配置され、前記帽子状構造物（１１、１２）と前記サドル（１５）とは、ジャーナル（３０）によって互いに接続されており、連結式車両のジョイントによって連結された２つの車両間に生じる上下運動、屈曲運動、およびローリング運動に対応する連結式車両のジョイントであって、
   前記サドル（１１、１２）と前記帽子状構造物（１５）との間には、エラストマから作られる少なくとも１つの層（２２、２３）を備えたベアリングサポート（２０）が配置されており、
   前記ジョイントボディ（１０）は、両側にそれぞれ１つの帽子状構造物（１１、１２）を有し、該帽子状構造物（１１、１２）の間には前記サドル（１５）が設けられ、該サドルは両側に凹形に湾曲した表面（１５ａ、１５ｂ）を有しており、前記帽子状構造物と前記サドル（１５）との間には、それぞれ、エラストマから作られる少なくとも１つの層（２２、２３）を備えた前記ベアリングサポート（２０）が配置され、両方の前記帽子状構造物（１１、１２）は前記ジャーナル（３０）によって接続されていることを特徴とする連結式車両のジョイント。
2. 前記サドル（１５）の凹型に湾曲している前記表面（１５ａ、１５ｂ）の半径は、前記帽子状構造物（１１、１２）の凸型に湾曲している前記表面（１１ａ、１２ａ）の半径と異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
3. 前記帽子状構造物（１１、１２）の凸型に湾曲している前記表面（１１ａ、１２ａ）の半径は、前記サドル（１５）の凹型に湾曲している前記表面の半径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
4. 前記ベアリングサポート（２０）は、少なくとも２つのエラストマ層（２２、２３）を含み、該層（２２、２３）の間には湾曲したプレート（２１）が配置され、該プレート（２１）の前記湾曲部の半径は、前記帽子状構造物（１１、１２）の半径よりも大きく、前記サドル（１５）の凹形に湾曲した前記表面（１５ａ、１５ｂ）の半径よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
5. 前記エラストマ層（２２、２３）が、前記プレート（２１）と固定接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の連結式車両のジョイント。
6. 少なくとも１つの前記エラストマ層（２２、２３）が、前記帽子状構造物（１１、１２）と固定接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
7. 前記帽子状構造物（１１、１２）及び／又は前記サドル（１５）が、前記ベアリングサポート（２０）に対してスライドすることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
8. 前記ベアリングサポート（２０）と前記帽子状構造物（１１、１２）及び／又は前記サドルとの間に、スライド層（２５）が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の連結式車両のジョイント。
9. 少なくとも１つの前記エラストマ層（２２、２３）が、エッジ範囲に凹形の湾曲部（２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
10. 前記帽子状構造物（１１、１２）間の間隔が、スペーサスリーブ（３５）によって固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
11. 前記ベアリングサポート（２０）が、前記ジャーナル（３０）又は前記スペーサスリーブ（３５）に対して半径方向の間隔を有することを特徴とする、請求項１又は１０に記載の連結式車両のジョイント。
12. 前記サドル（１５）が、前記ジャーナル（３０）又は前記スペーサスリーブ（３５）に対して半径方向の間隔を有することを特徴とする、請求項１又は１０に記載の連結式車両のジョイント。
13. 前記ジャーナル（３０）が植込みボルトとして形成されており、一方の前記帽子状構造物（１２）が前記植込みボルトのねじ山（３１）を有していることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。
14. 前記第１のジョイントセグメントが、断面がＵ字形をした他方の第２の前記ジョイントセグメントの脚鉄の間で、前記ジョイントボディ（１０）によって保持されていることを特徴とする、請求項１に記載の連結式車両のジョイント。