JP5760370B2

JP5760370B2 - 鉄道車輌用の連結装置

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Publication number: JP5760370B2
Application number: JP2010227969A
Authority: JP
Inventors: 平山　真樹; 真樹平山
Original assignee: Oiles Corp
Current assignee: Oiles Corp
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2030-10-07
Also published as: JP2012082874A

Description

本発明は、鉄道車輌用の連結装置及び該連結装置に用いられる球面すべり軸受の製造方法に関する。

鉄道車輌用の連結装置Ｊは、図１に示すように車輌Ａ及び車輌Ｂ同士を結合し、牽引時の引張力、推進時の圧縮力を伝達する装置である。鉄道車輌が勾配線や曲線を通過する時には、各車両の連結装置Ｊは、上下あるいは左右方向の偏倚に追従する必要がある。従って、この偏倚の追従を可能にするため、従来の連結装置は、例えば図１及び図１５に示すように、車体床下Ｆに取付けられる球頭１を具備した球頭胴支え２と、球頭１を包囲する尾杆３及び尾杆蓋４とで構成された球面継手Ｓを有している。

上記した球面継手Ｓにおいて、球頭１は、球頭１の外面１ａと該球頭１を包囲する尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａとの間に設けられている隙間δ分だけ遊動し、その遊動により前記隙間δでポンプ作用が誘発され、隙間δに充填されている潤滑油は、球頭胴支え２の球頭首部２ａから外部へ飛散し、鉄道車両の走行距離に伴って次第に減少して球頭１の外面１ａと尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａとの摺動面に潤滑油切れを生じると共に潤滑油切れに起因して、摺動面に焼付きやかじり等を生じ、球面継手Ｓは使用不能となる。したがって、摺動面の潤滑油切れを防止するため、潤滑油量の点検及び給油を定期的に実施する必要があるが、球面継手Ｓは車体床下Ｆの狭い場所に取付けられているため、点検及び給油作業は困難を極め、多大の時間を要している。

上記問題点を解決するべく、例えば特許文献１及び特許文献２において、連結器球頭部を構成する球面継手Ｓの球頭１の外面１ａと該球頭１を包囲する尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａとの間に、滑動する球面軸受５を装着し、該球面軸受５の外面５ａを尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａへ接着あるいは非接着の状態で取付けると共に、該球面軸受５を尾杆３及び尾杆蓋４に止着された軸受押え環６及び軸受固定部材７で固定し、球頭首部２ａと軸受押え環６との間に、シール８を装着した鉄道用車輌の連結装置が提案されている（図１６及び図１７参照）。

実開昭５８−１２７１４号公報特開平１１−２４５８１２号公報

上記した連結装置Ｊの球面継手Ｓにおいては、球面軸受５をオイルレスメタル、耐摩レジン、ふっ素樹脂等の耐摩耗材料で形成し、球頭１の外面１ａと該球頭１を包囲する尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａとの摩擦抵抗を抑制するように構成することにより、定期的に潤滑油を点検したり、給油を行ったりする必要がなく、また、連結装置Ｊから潤滑油が飛散、漏出することはないため、周辺機器を汚すこともなく、油切れが原因で連結装置が折損するおそれもない、という利点を有するものである。

しかしながら、上記球面継手Ｓにおいては、球頭１の外面１ａと該球頭１を包囲する尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａとの摩擦抵抗を抑制するために、球頭１の外周面１ａと球面軸受５との摺動面に潤滑グリースが封入され、該潤滑グリースの摺動面間への介在によって摩擦抵抗を抑制する構成であり、球面継手Ｓの構造上、潤滑グリースは球頭１の外面１ａと尾杆３の内面３ａ及び尾杆蓋４の内面４ａの下部に流れ落ちて留まるため、摺動面に潤滑グリース切れが生じる虞があり、潤滑グリース切れにより、当該部位に鉄道車輌の走行時の振動に起因するフレッチング現象を生じ、当該フレッチング現象に起因するスティックスリップ（付着−すべり）に基づく摩擦異音を生じるという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、フレッチング現象に起因するスティックスリップを生じることのない鉄道車輌用の連結装置及び該連結装置に用いられる球面軸受の製造方法を提供することにある。

本発明の鉄道車輌用の連結装置は、車体床下面に取付けられるボールヘッドを具備した支持部材と、内面に半凹球面部を有すると共に該半凹球面部の半球帯状凹面部を備えた尾杆と、内面に該尾杆の半凹球面部に連続する半凹球面部を有すると共に該尾杆の半球帯状凹面部に連続する半球帯状凹面部を備え、かつ尾杆と一体的に結合される尾杆蓋と、ボールヘッドを支承すると共に該尾杆及び尾杆蓋の半球帯状凹面部に固定される二つ割りの球面すべり軸受とを備えており、該球面すべり軸受は、内面に半球帯状凹面部を備えると共に固体潤滑剤及びフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層すべり層と、該積層すべり層の外面に一体的に接合されており、該尾杆及び尾杆蓋の半球帯状凹面部に固定される半球帯状凸面部を備えると共にフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層裏金とから形成されてなる。

本発明の鉄道車輌用の連結装置によれば、ボールヘッドを摺動自在に支承する球面すべり軸受における積層すべり層中の固体潤滑剤は、摩擦係数の低減及び静止摩擦係数と動摩擦係数との差の縮小などの効果を発揮するほか、すべり速度に対する摩擦抵抗が負性抵抗を示さないので、摺動面に潤滑グリース切れが生じた場合であってもスティックスリップに基づく自励振動の発生を抑え、摩擦異音の発生を防止することができる。

本発明の鉄道車輌用の連結装置において、ボールヘッドを摺動自在に支承する球面すべり軸受の積層すべり層は、綿布からなる補強基材２５〜３５質量％、固体潤滑剤１０〜３０質量％及びフェノール樹脂３５〜５５質量％から形成されていることが好ましく、該積層すべり層に一体的に接合される積層裏金は、綿布からなる補強基材３５〜５０質量％及びフェノール樹脂５０〜６５質量％から形成されていることが好ましく、固体潤滑剤には、好適には、四ふっ化エチレン樹脂及びワックスのうちの少なくとも一つが使用される。

本発明の製造方法は、（ａ）綿布からなる補強基材に固体潤滑剤を分散含有したフェノール樹脂ワニスを塗工してプリプレグを作製する工程と、（ｂ）該プリプレグに打ち抜き加工を施し、幅方向の中央部に延びる帯状連結部と、該帯状連結部を挟んで幅方向に延び、両側面にタイコ状湾曲面部を有して該帯状連結部の長手方向に沿って形成された複数個の短冊状片と、該帯状連結部の両端に一方の側面にタイコ状湾曲面部を有し、他方の側面に垂直面を有する略半短冊状片とを有する第一のすべり層基材を形成する工程と、（ｃ）該プリプレグに打ち抜き加工を施し、幅方向の中央部に延びる帯状連結部と、該帯状連結部を挟んで幅方向に延び、両側面にタイコ状湾曲面部を有して該帯状連結部の長手方向に沿って形成された複数個の短冊状片と、該帯状連結部の両端に、一方の側面にタイコ状湾曲面部を有し、他方の側面に垂直面を有する略短冊状片とを有する第二のすべり層基材を形成する工程と、（ｄ）第一のすべり層基材の半短冊状片の垂直面を第二のすべり層基材の略短冊状片の垂直面に合致させるようにして第一のすべり層基材と第二のすべり層基材とを交互に複数枚重ね合わせてすべり層重合体を形成する工程と、（ｅ）綿布からなる補強基材にフェノール樹脂ワニスを塗工してプリプレグを作製する工程と、（ｆ）該プリプレグに打ち抜き加工を施し、幅方向の中央部に延びる帯状連結部と、該帯状連結部を挟んで幅方向に延び、両側面にタイコ状湾曲面部を有して該帯状連結部の長手方向に沿って形成された複数個の短冊状片と、該帯状連結部の両端に一方の側面にタイコ状湾曲面部を有し、他方の側面に垂直面を有する略半短冊状片とを有する第一の裏金基材を形成する工程と、（ｇ）該プリプレグに打ち抜き加工を施し、幅方向の中央部に延びる帯状連結部と、該帯状連結部を挟んで幅方向に延び、両側面にタイコ状湾曲面部を有して該帯状連結部の長手方向に沿って形成された複数個の短冊状片と、該帯状連結部の両端に、一方の側面にタイコ状湾曲面部を有し、他方の側面に垂直面を有する略短冊状片とを有する第二の裏金基材を形成する工程と、（ｈ）第一の裏金基材の半短冊状片の垂直面を第二の裏金基材の略短冊状片の垂直面に合致させるようにして、第一の裏金基材と第二の裏金基材とを交互に複数枚重ね合わせて裏金重合体を形成する工程と、（ｉ）前記裏金重合体に前記すべり層重合体を重ね合わせて軸受基材を形成する工程と、（ｊ）内面に略半球帯状凹面部を有する雌型と球面部を有する雄型とを準備し、該雌型の略半球帯状凹面部に前記軸受基材を、該すべり層重合体を表側にして該略半球帯状凹面部に沿って配置する工程と、（ｋ）該軸受基材が配置された雌型を乾燥炉内に配置すると共に該軸受基材に雄型の球面部を押し付け、成形圧力５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２、成形温度１５０〜２００℃及び成形時間１０〜２０分間の条件で圧縮成形し、内面に半球帯状凹面部を備えた積層すべり層と該積層すべり層の外面に半球帯状凸面部を備えた積層裏金とが一体的に接合された一方の半球面すべり軸受を形成する工程と、（ｌ）前記（ａ）乃至（ｋ）と同様の工程を経て他方の半球面すべり軸受を形成する工程とを具備しており、該一方及び他方の半球面すべり軸受を組み合わせることにより内面に積層すべり層の球帯状凹面部を備え、外面に積層裏金の球帯状凸面部を備え、積層すべり層の表面が平滑な面からなっていると共に鉄道車輌用の連結装置に用いられる球面すべり軸受の製造方法である。

本発明の鉄道車輌の連結装置に用いられる球面すべり軸受の製造方法において、すべり層基材を形成するフェノール樹脂ワニスは、比重が概ね１．０８、固形分が概ね３５〜５５質量％で、粘度が概ね４５０〜７００センチポアズ（ｃｐ）であって、該固体潤滑剤を分散含有すると共にすべり層基材を形成するフェノール樹脂ワニスの粘度は概ね８００〜５０００センチポアズ（ｃｐ）であることが好ましく、裏金基材を形成するフェノール樹脂ワニスは、比重が概ね１．１、固形分が概ね４０〜６０質量％で、粘度が概ね８０〜２００センチポアズ（ｃｐ）であることが好ましく、固体潤滑剤には、好適には、四ふっ化エチレン樹脂及びワックスのうちの少なくとも一つが使用される。

本発明によれば、フレッチング現象に起因するスティックスリップを生じることがなく、摩擦異音の発生を防止することができる鉄道車輌の連結装置及び該連結装置に用いられる球面軸受の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の鉄道車輌用の連結装置を示す説明図である。図２は、本発明の鉄道車輌用の連結装置における球面継手を示す断面図である。図３は、尾杆を示す平面図である。図４は、尾杆蓋を示す平面図である。図５は、尾杆の半球帯状凹面部に嵌着された半球面すべり軸受と軸受押えリングとを示す正面図である。図６は、本発明の鉄道車輌用の連結装置における半球面すべり軸受の正面図である。図７は、プリプレグ（樹脂加工基材）の製造工程を示す説明図である。図８は、プリプレグを示す斜視図である。図９は、第一の裏金基材及び第一のすべり層基材を示す平面図である。図１０は、第二の裏金基材及び第二のすべり層基材を示す平面図である。図１１は、裏金重合体及びすべり層重合体を示す平面図である。図１２は、軸受基材を示す説明図である。図１３は、金型を示す断面図である。図１４は、軸受押え部材を示す平面図である。図１５は、従来の鉄道車輌用の連結装置を示す断面図である。図１６は、従来の鉄道車輌用の連結装置を示す断面図である。図１７は、従来の鉄道車輌用の連結装置を示す断面図である。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されない。

図１から図６において、本発明の鉄道車輌用の連結装置１０は、車体床下Ｆの下面に取付けられるボールヘッド１１ａを具備した支持部材１１と、内面に半凹球面部１２ａを有すると共に該半凹球面部１２ａに半球帯状凹面部１２ｂを備えた尾杆１２と、内面に該尾杆１２の半凹球面部１２ａと連続する半凹球面部１３ａを有すると共に該尾杆１２の半球帯状凹面部１２ｂと連続する半球帯状凹面部１３ｂを備え、かつ該尾杆１２と一体的に接合される尾杆蓋１３と、該ボールヘッド１１ａを支承すると共に該尾杆１２及び尾杆蓋１３の半球帯状凹面部１２ｂ及び１３ｂに嵌合固定される二つ割りの半球面すべり軸受１４及び１４とを備えている。

前記内面に半凹球面部１２ａを有すると共に該半凹球面部１２ａに半球帯状凹面部１２ｂを備えた尾杆１２は、該半凹球面部１２ａの開口部としての底部１２ｃの周縁に該底部１２ｃと面一のリング状平坦面部１２ｄを備えていると共に、該リング状平坦面部１２ｄはリング状段部１２ｅを介して突出する尾杆１２の端面１２ｆに連なっている。該リング状平坦面部１２ｄにはねじ穴１２ｇ・・１２ｇが形成されていると共に、該端面１２ｆには、該半凹球面部１２ａを挟む四隅に貫通孔１２ｈ・・１２ｈが形成されている。

該尾杆１２の内面の半凹球面部１２ａの裏面には、連結杆１２ｉが該尾杆１２と一体的に形成されており、該連結杆１２ｉの端部の内面には雌ねじ部１２ｊが形成されている。該連結杆１２ｉの内面の雌ねじ部１２ｊには、緩衝器（図示せず）を含む連結部Ｃを形成する連結杆Ｃ１の雄ねじ部（図示せず）が螺合固定される。

前記内面に尾杆１２の半凹球面部１２ａと連続する半凹球面部１３ａを有すると共に該尾杆１２の半球帯状凹面部１２ｂと連続する球半帯状凹面部１３ｂを備えた尾杆蓋１３は、該半凹球面部１３ａの開口部としての底部１３ｃの周縁に該底部１３ｃと面一のリング状平坦面部１３ｄを備えていると共に、該リング状平坦面部１３ｄはリング状段部１３ｅを介して凹む尾杆蓋１３の端面１３ｆに連なっている。該リング状平坦部１３ｄにはねじ穴１３ｇ・・１３ｇが形成されていると共に、該端面１３ｆには、該半凹球面部１３ａを挟む四隅に貫通孔１３ｈ・・１３ｈが形成されている。

該尾杆１２及び尾杆蓋１３の半球帯状凹面部１２ｂ及び１３ｂに嵌合固定される二つ割りの半球面すべり軸受１４及び１４は、内面に該ボールヘッド１１ａの球状の外面が摺動自在に接触する半球帯状凹面部１５ａを備えると共に固体潤滑剤及びフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層すべり層１５と、該積層すべり層１５の外面に一体的に接合されており、該尾杆１２及び尾杆蓋１３の半球帯状凹面部１２ｂ及び１３ｂに嵌合固定される半球帯状凸面部１６ａを備えると共にフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層裏金１６とから形成されている（図６参照）。

ここで、上記した二つ割りの半球面すべり軸受１４及び１４について、その製造工程に基づき説明する。

（第一工程の１）
図７に示すプリプレグ（樹脂加工基材）の製造装置において、アンコイラ１７に巻かれた綿布からなる長尺の補強基材１８は、送りローラ１９によってフェノール樹脂ワニス２０（フェノール樹脂及び水溶性有機溶剤）を貯えた容器２１に送られ、容器２１内に設けられた案内ローラ２２及び２３によって容器２１内に貯えられたフェノール樹脂ワニス２０内を通過せしめられることにより、補強基材１８の表面にフェノール樹脂ワニス２０が塗工される。ついで、フェノール樹脂ワニス２０が塗工された補強基材１８は、送りローラ２４によって圧縮ローラ２５及び２６に送られ、該圧縮ローラ２５及び２６によって補強基材１８の表面に塗工されたフェノール樹脂ワニス２０が補強基材１８の繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、フェノール樹脂ワニス２０が含浸塗工された補強基材１８に対して乾燥炉２７内で溶剤を飛ばすと同時にフェノール樹脂の反応が進められ、これにより図８に示す成形可能な裏金用のプリプレグ（樹脂加工基材）２８が作製される。

補強基材１８に用いられる綿布としては、綿２０番手の細糸布（タテ糸及びヨコ糸に２０ｓを使用し、打ち込み本数がタテ糸及びヨコ糸それぞれ６０本／インチの平織）又は綿４０番手の細糸布（タテ糸及びヨコ糸に４０ｓを使用し、打ち込み本数がタテ糸６８本／インチ、ヨコ糸６０本／インチの平織）が使用されて好適である。また、フェノール樹脂ワニス２０は、フェノール樹脂とメタノール、アセトンなどの水溶性有機溶剤からなり、比重が概ね１．１、固形分が概ね４０〜６０質量％で、粘度が概ね８０〜２００センチポアズ（ｃｐ）のものが好ましく使用される。

（第一工程の２）
前記と同様のプリプレグの製造装置において、アンコイラ１７に巻かれた綿布からなる長尺の補強基材１８は、送りローラ１９によって固体潤滑剤粉末とフェノール樹脂ワニスとの混合液２９（固体潤滑剤、フェノール樹脂、界面活性剤及び水溶性有機溶剤）を貯えた容器２１に送られ、容器２１内に設けられた案内ローラ２２及び２３によって容器２１内に貯えられた混合液２９内を通過せしめられることにより、補強基材１８の表面に該混合液２９が塗工される。ついで、混合液２９が塗工された補強基材１８は、送りローラ２４によって圧縮ローラ２５及び２６に送られ、該圧縮ローラ２５及び２６によって補強基材１８の表面に塗工された混合液２９が補強基材１８の繊維組織間隙にまで含浸せしめられる。そして、混合液２９が含浸塗工された補強基材１８に対して乾燥炉２７内で溶剤を飛ばすと同時にフェノール樹脂の反応が進められ、これにより図８に示す成形可能なすべり層用のプリプレグ３０が作製される。

補強基材１８に用いられる綿布としては、前記裏金用のプリプレグ２８に使用した綿布と同様、綿２０番手又は綿４０番手の細糸布が使用されて好適である。また、フェノール樹脂ワニスは、フェノール樹脂とメタノール、アセトンなどの水溶性有機溶剤からなり、比重が概ね１．０８、固形分が概ね３５〜５５質量％で、粘度が概ね４５０〜７００センチポアズ（ｃｐ）のものであって、該フェノール樹脂ワニスに固体潤滑剤を分散含有した混合液２９の粘度が概ね８００〜５０００センチポアズ（ｃｐ）のものが好ましく使用される。

固体潤滑剤としては、四ふっ化エチレン樹脂及びワックスのうちの少なくとも一つが使用される。四ふっ化エチレン樹脂は、成形用又は固体潤滑用の粉末が使用されるが、フェノール樹脂への均一分散性の観点からは固体潤滑用の粉末が好ましく、その平均粒径はおおよそ１〜５０μｍ、好ましくは１〜３０μｍである。このような四ふっ化エチレン樹脂の具体例としては、三井・デュポンフロロケミカル社製の「テフロン７Ｊ、ＴＬＰ−１０（いずれも商品名）」、旭硝子社製の「フルオンＧ１６３（商品名）」、ダイキン工業社製の「ポリフロンＭ１５、ルブロンＬ５（いずれも商品名）」、喜多村社製の「ＫＴＬ６１０、ＫＴＬ３５０、ＫＴＬ８Ｎ（いずれも商品名）」などが挙げられる。

ワックスとしては、炭素数がおおむね２４以上のパラフィン系ワックス、炭素数が２６以上のオレフィン系ワックス、炭素数が２８以上のアルキルベンゼン及び結晶質のマイクロクリスタリンワックスなどの炭化水素系ワックスを使用し得る。

固体潤滑剤、フェノール樹脂、界面活性剤及び水溶性有機溶剤からなる混合液２９の成分組成としては、フェノール樹脂３２〜４４質量％、固体潤滑剤３〜１６質量％、界面活性剤０．１〜０．２質量％及び水溶性有機溶剤４６〜６０質量％からなるものが好ましく使用される。

（第二工程の１）
前記裏金用の長尺のプリプレグ２８を所定の幅及び長さの長方形状のプリプレグ２８に切断する。この長方形状のプリプレグ２８に打ち抜き加工を施し、図９に示すように、幅方向Ｘの中央部に長手方向Ｙに延びる帯状連結部３１ａと、該帯状連結部３１ａを挟んで幅方向Ｘの両側に延び、両側面にタイコ状湾曲面部３１ｂ及び３１ｂを有して該帯状連結部３１ａの長手方向Ｙに沿って形成された複数個の短冊状片３１ｃ・・３１ｃと、該帯状連結部３１ａの長手方向Ｙの両側に一方の側面にタイコ状湾曲面部３１ｂ及び３１ｂを有し、他方の側面に垂直面部３１ｄ及び３１ｄを有する略半短冊状片３１ｅ及び３１ｅを有する第一の裏金用基材３１を複数個作製する。

前記長方形状のプリプレグ２８と同様の長方形状のプリプレグ２８を準備すると共に該プリプレグ２８に打ち抜き加工を施し、図１０に示すように、幅方向Ｘの中央部に長手方向Ｙに延びる帯状連結部３２ａと、該帯状連結部３２ａを挟んで幅方向Ｘの両側に延び、両側面にタイコ状湾曲面部３２ｂ及び３２ｂを有して該帯状連結部３２ａの長手方向Ｙに沿って形成された複数個の短冊状片３２ｃ・・３２ｃと、該帯状連結部３２ａの長手方向Ｙの両側に一方の側面にタイコ状湾曲面部３２ｂ及び３２ｂを有し、他方の側面に垂直面部３２ｄ及び３２ｄを有する略短冊状片３２ｅ及び３２ｅを有する第二の裏金用基材３２を複数個作製する。

第一の裏金用基材３１の長手方向Ｙの両側の略半短冊状片３１ｅ及び３１ｅの垂直面部３１ｄ及び３１ｄを、第二の裏金用基材３２の長手方向Ｙの両側の略短冊状片３２ｅ及び３２ｅの垂直面部３２ｄ及び３２ｄに合致させると共に、第一の裏金用基材３１と第二の裏金用基材３２とを交互に複数枚重ね合わせて裏金用重合体３３を形成する（図１１及び図１２参照）。

（第二工程の２）
前記すべり層用の長尺のプリプレグ３０を所定の幅及び長さの長方形状のプリプレグ３０に切断する。この長方形状のプリプレグ３０に打ち抜き加工を施し、図９に示すように、幅方向Ｘの中央部に長手方向Ｙに延びる帯状連結部３４ａと、該帯状連結部３４ａを挟んで幅方向Ｘの両側に延び、両側面にタイコ状湾曲面部３４ｂ及び３４ｂを有して該帯状連結部３４ａの長手方向Ｙに沿って形成された複数個の短冊状片３４ｃ・・３４ｃと、該帯状連結部３４ａの長手方向Ｙの両側に一方の側面にタイコ状湾曲面部３４ｂ及び３４ｂを有し、他方の側面に垂直面部３４ｄ及び３４ｄを有する略半短冊状片３４ｅ及び３４ｅを有する第一のすべり層用基材３４を複数個作製する。

前記長方形状のプリプレグ３０と同様の長方形状のプリプレグ３０を準備すると共に該プリプレグ３０に打ち抜き加工を施し、図１０に示すように、幅方向Ｘの中央部に長手方向Ｙに延びる帯状連結部３５ａと、該帯状連結部３５ａを挟んで幅方向Ｘの両側に延び、両側面にタイコ状湾曲面部３５ｂ及び３５ｂを有して該帯状連結部３５ａの長手方向Ｙに沿って形成された複数個の短冊状片３５ｃ・・３５ｃと、該帯状連結部３５ａの長手方向Ｙの両側に一方の側面にタイコ状湾曲面部３５ｂ及び３５ｂを有し、他方の側面に垂直面部３５ｄ及び３５ｄを有する略短冊状片３５ｅ及び３５ｅを有する第二のすべり層用基材３５を複数個作製する。

第一のすべり層用基材３４の長手方向Ｙの両側の略半短冊状片３４ｅ及び３４ｅの垂直面部３４ｄ及び３４ｄを、第二のすべり層用基材３５の長手方向Ｙの両側の略短冊状片３５ｅ及び３５ｅの垂直面部３５ｄ及び３５ｄに合致させると共に、第一のすべり層用基材３４と第二のすべり層用基材３５とを交互に複数枚重ね合わせてすべり層用重合体３６を形成する（図１１及び図１２参照）。

（第三工程）
前記裏金用重合体３３に、前記すべり層用重合体３６を重ね合わせて図１２に示す軸受用基材３７を形成する。

（第四工程の１）
内面に半球帯状凹面部３８ａを有する雌型３８と、球頭部３９ａを有する雄型３９からなる金型４０（図１３参照）を準備し、該雌型３８の半球帯状凹面部３８ａに前記軸受用基材３７を、該すべり層用重合体３６側を表側にして配置すると共に雌型３８を乾燥炉内に配置し、該軸受用基材３７に雄型３９の球頭部３９ａを押し付け、所望の成形圧力、成形温度及び成形時間で圧縮成形し、内面に半球帯状凹面部１５ａを備えると共に固体潤滑剤及びフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材の積層すべり層１５と、該積層すべり層１５の外面に一体的に接合されており、外面に半球帯状凸面部１６ａを備えると共にフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材の積層裏金１６とからなる半球面すべり軸受１４（図６参照）を形成する。

金型４０による成形圧力は５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２、成形温度は１５０〜２００℃、成形時間１０〜２０分間であることが好ましい。

（第四工程の２）
同様にして内面に半球帯状凹面部１５ａを備えると共に固体潤滑剤及びフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材の積層すべり層１５と、該積層すべり層１５の外面に一体的に接合されており、外面に半球帯状凸面部１６ａを備えると共にフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材の積層裏金１６とからなる半球面すべり軸受１４を形成する。

半球面すべり軸受１４を作製するにあたり、積層裏金用の第一及び第二の裏金用基材３１及び３２並びにすべり層用の第一及び第二のすべり層用基材３４及び３５を使用し、これらの基材から裏金用重合体３３及びすべり層用重合体３６を作製すると共にこれら重合体から軸受用基材３７を作製し、この軸受用基材３７を圧縮成形することにより該軸受用基材３７中の空所を補強基材及びフェノール樹脂が雌型３８の半球帯状凹面部３８ａに沿って流動して埋めることにより、成形しわ等の不具合を生じることなく肉厚の一様な半球面すべり軸受１４を形成することが可能となる。

上記第一工程乃至第四工程を経て作製された半球面すべり軸受１４及び１４において、積層すべり層１５は、綿布からなる補強基材２５〜３５質量％、固体潤滑剤１０〜３０質量％及びフェノール樹脂３５〜５５質量％から形成されているのが好ましく、該積層すべり層１５に一体的に接合される積層裏金１６は、綿布からなる補強基材３５〜５０質量％及びフェノール樹脂５０〜６５質量％から形成されていることが好ましい。

このように形成された半球面すべり軸受１４及び１４のうちの一方の半球面すべり軸受１４は、前記尾杆１２の半凹球面部１２ａに形成された半球帯状凹面部１２ｂに嵌合されると共に、該半球面すべり軸受１４の端面１４ａは、該尾杆１２のリング状平坦面部１２ｄに配置され、かつねじ穴１２ｇ・・・１２ｇに螺合された複数個のねじ４１・・４１によってリング状平坦面部１２ｄに固定された軸受押え部材４２に当接し、回転方向の移動が規制されている（図２、図５及び図１４参照）。

他方の半球面すべり軸受１４は、前記尾杆蓋１３の半凹球面部１３ａに形成された半球帯状凹面部１３ｂに嵌合されると共に、該半球面すべり軸受１４の端面１４ａは、該尾杆蓋１３のリング状平坦面部１３ｄに配置され、かつねじ穴１３ｇ・・・１３ｇに螺合された複数個のねじ４１・・４１によってリング状平坦面部１３ｄに固定された軸受押え部材４２に当接し、回転方向の移動が規制されている（図２及び図１４参照）。

軸受押え部材４２は、図１４に示すように、上端部が切欠かれたリング状を呈し、その板面４２ａに複数個の貫通孔４２ｂ・・４２ｂが形成されており、該複数個の貫通孔４２ｂ・・４２ｂの夫々にねじ４１・・４１が挿通されており、内面４２ｃは半球面すべり軸受１４の半球帯状凹球面部１５ａの曲率半径よりも大きな曲率半径の円弧凹面４２ｄを有し、外面４２ｅは、尾杆１２及び尾杆蓋１３のリング状平坦面部１２ｄ及び１３ｄの外周縁の曲率半径と同じ曲率半径の円弧凸面４２ｆを有しており、該軸受押え部材４２の外面４２ｅの円弧凸面４２ｆは、尾杆１２のリング状平坦面部１２ｄの外周縁に連続するリング状段部１２ｅに当接する。

内面に半球面すべり軸受１４を固定した尾杆蓋１３は、その端面１３ｆをパッキン４３を介して尾杆１２の端面１２ｆに当接させ、リング状平坦面部１３ｄに固定された軸受押え部材４２を尾杆１２のリング状平坦面部１２ｄに固定された軸受押え部材４２に当接させ、さらに四隅の貫通孔１３ｈを尾杆１２の貫通孔１２ｈに合致させると共に該貫通孔１３ｈ及び１２ｈを挿通するボルト４４及び該ボルト４４に螺合するナット４５によって、尾杆１２に一体的に締結固定される。

図２に示す継手部位における尾杆１２及び尾杆蓋１３の開口部周縁には、ボールヘッド１１ａの外周面に弾性的に接触するゴム弾性体からなるシール部材４６がねじ４７を介して固定されている。

ここで、（１）積層すべり層１５が綿２０番手の細糸布からなる補強基材３５質量％と四ふっ化エチレン樹脂（喜多村社製の「ＫＴＬ８Ｎ」）１５質量％及びフェノール樹脂５０質量％からなり、積層裏金１６が綿２０番手の綿糸布からなる補強基材４５質量％及びフェノール樹脂５５質量％からなる球面すべり軸受、（２）積層すべり層１５が綿４０番手の細糸布からなる補強基材３５質量％と四ふっ化エチレン樹脂（喜多村社製の「ＫＴＬ８Ｎ」）１５質量％及びフェノール樹脂５０質量％からなり、積層裏金１６が綿４０番手の細糸布からなる補強基材４５質量％及びフェノール樹脂５５質量％からなる球面すべり軸受について、次の試験条件により摺動試験を行い、軸受摩耗量を測定した。その結果について説明する。

試験条件
軸受面圧：５０ｋｇｆ／ｃｍ^２から４５０ｋｇｆ／ｃｍ^２まで、試験時間２０分間経過毎に面圧５０ｋｇｆ／ｃｍ^２を累積負荷
試験速度：０．２９ｍ／ｍｉｎ
揺動角度：±１２°
サイクル数：２３ｃｐｍ
相手材：Ｓ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）調質
潤滑条件：無潤滑
運動形態：球面すべり軸受側を固定し、相手軸側を連続的に揺動運動させる。

試験後の球面すべり軸受（１）の摩耗量は０．０２９ｍｍ、球面すべり軸受（２）の摩耗量は０．０２７ｍｍであり、球面すべり軸受（１）及び（２）ともにスティックスリップに基づく摩擦異音の発生は認められなかった。

以上説明したように、本発明に係る鉄道車輌用の連結装置１０によれば、車輌床下面Ｆに固定される支持部材１１のボールヘッド１１ａを摺動自在に支承する球面すべり軸受を、摺動性に優れた積層すべり層１５と、該積層すべり層１５と一体的に接合されて該積層すべり層１５を支持する積層裏金１６との二層構造とすることにより、耐荷重性を高めることができるので、鉄道車輌の牽引時の引張力及び推進時の圧縮力に対し、軸受部位に変形等を生じることなく当該力を伝達することができる。また、積層すべり層１５には固体潤滑剤が含有されているので、ボールヘッド１１ａとの摺動面に潤滑グリース切れを生じた場合でも、スティックスリップに基づく摩擦異音を生じることはない。

また製造方法においては、積層裏金用の第一及び第二の裏金用基材３１及び３２並びにすべり層用の第一及び第二のすべり層用基材３４及び３５を使用し、これらの基材から裏金用重合体３３及びすべり層用重合体３６を作製すると共にこれら重合体から軸受用基材３７を作製し、この軸受用基材３７を圧縮成形することにより該軸受用基材３７中の空所を補強基材１８及びフェノール樹脂が雌型の半球帯状凹面部３８ａに沿って流動して埋めることにより、成形しわ等の不具合を生じることなく肉厚の一様な半球面すべり軸受１４を形成することが可能となる。

１０連結装置
１１支持部材
１１ａボールヘッド
１２尾杆
１２ａ半凹球面部
１２ｂ半球帯状凹面部
１３尾杆蓋
１３ａ半凹球面部
１３ｂ半球帯状凹面部
１４半球面すべり軸受
１５積層すべり層
１６積層裏金
２８裏金用のプリプレグ
３１第一の裏金用基材
３２第二の裏金用基材
３０すべり層用のプリプレグ
３３裏金用重合体
３４第一のすべり層用基材
３５第二のすべり層用基材
３６すべり層用重合体
３７軸受用基材

Claims

車体床下面に取付けられるボールヘッドを具備した支持部材と、内面に第一の半凹球面部を有すると共にこの第一の半凹球面部の開口部側及び当該開口部側に対向する底部側を残して該第一の半凹球面部に第一の半球帯状凹部を備えた尾杆と、内面に該尾杆の第一の半凹球面部と連続する第二の半凹球面部を有すると共にこの第二の半凹球面部の開口部側及び当該開口部側に対向する底部側を残して当該第二の半凹球面部に該尾杆の第一の半球帯状凹部と連続する第二の半球帯状凹部を備え、かつ該尾杆と一体的に接合される尾杆蓋と、該ボールヘッドを支承すると共に第一及び第二の半球帯状凹部に固定される二つ割りの球面すべり軸受とを備えた鉄道車輌の連結装置であって、二つ割りの球面すべり軸受の夫々は、内面に該ボールヘッドの球状の外面が摺動自在に接触する第三の半球帯状凹面部を備えると共に固体潤滑剤及びフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層すべり層と、該積層すべり層の外面に一体的に接合されており、第一及び第二の半球帯状凹部の夫々に固定される半球帯状凸面部を備えると共にフェノール樹脂を含浸した綿布からなる補強基材からなる積層裏金とから形成されていることを特徴とする鉄道車輌用の連結装置。
積層すべり層は、綿布からなる補強基材２５〜３５質量％、固体潤滑剤１０〜３０質量％及びフェノール樹脂３５〜５５質量％からなる請求項１に記載の鉄道車輌用の連結装置。
固体潤滑剤には、四ふっ化エチレン樹脂及びワックスのうちの少なくとも一つが使用される請求項１又は２に記載の鉄道車輌用の連結装置。
積層裏金は、綿布からなる補強基材３５〜５０質量％及びフェノール樹脂５０〜６５質量％からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の鉄道車輌用の連結装置。