JP5823447B2

JP5823447B2 - ダブル形緩衝器

Info

Publication number: JP5823447B2
Application number: JP2013129437A
Authority: JP
Inventors: 篤典山口; 祐介西見; 翼沖本
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: JP2015003606A

Description

本発明は、衝撃を緩和するための車両用のダブル形緩衝器に関するもので、特に限定するものではないが、鉄道車両、モノレール、無軌道の列車等に適したダブル形緩衝器に関するものである。

物体が急激に運動すると機械的な衝撃が発生する。機械的な衝撃は機械、器具にとって有害になる場合が多いので、運動する物体の所用箇所には衝撃やエネルギーを吸収する緩衝器が適用されている。緩衝器は、ゴム・ばね・空気圧、油圧等から構成され、鉄道車両、銃砲など各種機械装置をはじめ、住宅設備機器、家電製品等の民生品まで、動きのあるところならどこにでも適用されている。

鉄道車両は、一般に複数台の車両が連結器で連結されて運行されているが、連結時には車両間に衝撃が生じる。また、複数台の車両が編成されて走行するときは、編成された複数台の車両は１個の剛体ではなく、多少の遊びのある連結器で接続された一種の伸縮体と見なすことができ、車両間には発停時、加減速時等において衝撃が生じる。このような衝撃は車両に悪影響を与えるばかりでなく、乗り心地を悪くする。そこで、このような衝撃を吸収するために連結器には緩衝器が設けられている。

以下、鉄道車両の連結器に組み合わされる緩衝器について説明する。緩衝器は、連結器から作用する引っ張り方向あるいは押し方向の両方の衝撃を吸収するようになっており、比較的シンプルなシングル形緩衝器の他に、小さな衝撃でも滑らかに吸収できるダブル形緩衝器が知られている。このような緩衝器は、特許文献を挙げて説明するまでもなく従来周知であるが、本発明の直接的な先行文献として特許文献１を挙げることができる。

ＷＯ２００７／０５７０７４Ａ１

特許文献１により提案されている連結器用の緩衝器は、図２の（ア）に示されているように、一端が図示されない連結器に接続されるようになっている軸棒５０と、同様に図示されない車体に取り付けられるようになっている車体取付板７０とを備えている。この軸棒５０の一方の端にはバネ受プレート５１が一体的に形成され、他端部には締付ナット５２が螺号する雄ネジ５３が形成されている。この軸棒５０に連結器から主として軸方向すなわち引っ張り力あるいは圧縮力が作用することになる。

車体取付板７０の軸心には軸棒５０が挿通される透孔７１が開けられている。透孔７１は、図２の（イ）に示されているように、全体として楕円形あるいは丸みを帯びた長方形を呈している。そして、車体取付板板７０の両面から内側に凹になるように湾曲的に薄くなるように絞られ、その中心孔７２は軸棒５０が自由に挿通する大きさになっている。このように湾曲的に構成されている湾曲部７３、７３に第１、２の弾性部材８１、８２がそれぞれ装着あるいは収容されている。中心孔７２の内径先端部は薄くなっているので、図２の（ア）、図３の（ア）、（イ）において「Ｃ」で示されているように、軸棒５０の外周面に「線状」に接している。

上記緩衝器は、次のようにして組み立てられる。すなわち、軸棒５０に、他端部から第１の弾性部材８１、車体取付板７０、第２の弾性部材８２、バネ押えプレート５５、ワッシャ５６の順に挿入し、そして締付ナット５２で第１、２の弾性部材８１，８２に所定の予圧がかかるように締め付ける。組み立てられた状態が図２の（イ）および図３の（ア）に示されている。このように組み立てられた緩衝器は、前述したように、車体取付板７０により車体に取り付けられ、軸棒５０の端部には周知の連結器が接続される。したがって、連結器に作用する圧縮方向あるいは引っ張り方向の衝撃的な力は、バネ受プレート５１あるいは押えプレート５５を介して第１、２の弾性部材８１、８２にそれぞれ伝わり、この弾性部材８１、８２を圧縮して緩衝されて車体に伝わる。これにより、連結時あるいは走行時の衝撃は緩衝され、乗客の不快感は緩和される。また、中心孔７２の、軸棒５０に接する部分は、順次薄くなるように形成されているので、軸棒５０は図３の（ア）において矢印Ｒで示されているように所定の範囲で回動できる。換言すると、垂直方向あるいは水平方向の動きにも追従でき緩衝する。

以上のように、特許文献１により提案されている緩衝器も第１、２の弾性部材８１、８２を有するので、引っ張り方向にも圧縮方向にも緩衝する。また、車体取付板７０には取り付け用のボルト孔７４、７４、…が形成されているので、伴板守などを使用することなく、簡単に車体に取り付けることもできる。さらには、中心孔７２の内径先端部は薄くなっているので、換言すると、軸棒５０の表面に線状に接し、軸棒５０の回動的な動きに対して「逃げ部」が形成されている構造になっているので、軸棒５０は回動的に運動ができ垂直方向の衝撃も吸収できる。

しかしながら、第１、２の弾性体８１、８２の構造・材質、軸棒５０と車体取付板７０との関連構成等において欠点あるいは改良すべき問題点が見出される。弾性体８１、８２の構造・材質等に関しては、特許文献１には「ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃｓｐｒｉｎｇｅｌｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｈｏｌｌｏｗｒｕｂｂｅｒｓｐｒｉｎｇｓ」と記載されているので、具体的にはゴム製の中空体と認められるが、ゴム製の弾性体は早期に破損すると考えられる。例えば、図３の（ア）は、第１、２の弾性体８１、８２が車体取付板７０の湾曲部７３、７３に収まり、そして受および押さプレート５１、５５により予圧された状態で位置決めされている状態を示しているが、この状態から圧縮方向の衝撃力が加わると、第１の弾性体８１は潰れる。そうして、車体取付板７０湾曲部７３の一部を構成している突部７５に片当たりして、亀裂の発生を誘発しかねない。片当たりしている状態が図３の（イ）に示されている。特に、回動的な動きに対しては片当たりは大きくなる。さらには、片当たりの原因以外にも、弾性体８１、８２の経年劣化、例えば線路の砂利の跳石による外部衝撃等により亀裂が生じる。上記のような亀裂が生じても、亀裂の進行を阻止する形状にはなっていないので、あるいは阻止する手段が格別に講じられていないので、弾性体８１、８２が一気に破損し、緩衝機能が一気の喪失する恐れもある。また、軸棒５０が貫通している中心孔７２の先端部は、薄くなっているので、軸棒５０との接触面積は狭く面圧は大きくなって、小さな力でも変形する。変形すると、軸棒５０の滑らかな軸方向の動きが阻害される。
したがって、本発明は、引っ張り方向、圧縮方向、垂直方向等のあらゆる方向の衝撃力を緩衝すると共に、弾性体が損傷し難いダブル形緩衝器を提供することを目的としている。また、他の発明は、引っ張り方向、圧縮方向、垂直方向、水平方向等のあらゆる方向の衝撃力を緩衝すると共に緩衝器を構成している部材が変形し難い構造のダブル形緩衝器を提供することを目的としている。さらに他の発明は、上記のようなあらゆる方向の衝撃力を緩衝すると共に弾性体は損傷しにく、緩衝器の構成部材が変形し難い構造のダブル形緩衝器を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、緩衝器を構成している第１、２の弾性体は、複数枚の金属板と板状のゴム材とが積層された構造にする。また、緩衝器を構成している第１、２の部材の接続構造は、前記第２の部材内に設けられている半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受と、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体とから構成し、前記第１の部材を、前記球状体中を移動自在に貫通させる。

さらに具体的には、上記目的を達成するために、前記第１、２の弾性体は、複数枚の金属板と板状の樹脂材とが積層された構造の弾性体から構成する。前記第１、２の部材の接続構造は、前記第２の部材内に設けられている半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受と、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体とからなり、前記第１の部材は、前記球状体中を移動自在に貫通し、それによって、前記第１、２の部材は、相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在であるように構成する。

すなわち、本願発明は、第１、２の部材と、前記第１、２の部材間に介装されている第１、２の弾性体とからなり、前記第１、２の部材は、接続構造により相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在であり、前記第１、２の部材のいずれか一方の部材が連結器に、他方の部材が車体にそれぞれ取り付けられ、前記連結器または前記車体に作用するあらゆる方向の衝撃的な力が、前記第１、２の弾性体のいずれかの弾性体により緩衝されて前記車体または前記連結器に伝わるようになっている緩衝器であって、前記第１、２の弾性体は、複数枚の金属板と板状の樹脂材とが積層された構造の弾性体からなり、前記接続構造は、前記第２の部材内に設けられている半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受と、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体とからなり、前記第１の部材は、前記球状体中を移動自在に貫通し、それによって、前記第１、２の部材は、相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在であるように構成されている。

以上のように、本発明によると、第１、２の部材は、接続構造により相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在であるので、連結器または車体に作用する引っ張り方向あるいは圧縮方向の衝撃的な力および上下水平方向等のあらゆる方向の力が、第１、２の弾性体により緩衝されて車体または連結器に伝わる。このとき、第１、２の弾性体は、複数枚の金属板と板状の樹脂材とが積層された構造の弾性体からなるので、すなわちこれらの弾性体は第１、２の部材には面接触するので、従来のように片当たりして亀裂が生じるようなことはない。また、生じたとしても、複数枚の板からなる積層構造体になっているので、亀裂が全体に及ぶようなことはない。

さらに詳細には、前記接続構造は、第２の部材内に設けられている半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受と、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体とからなり、前記第１の部材は、前記球状体中を移動自在に貫通しているので第２の部材内に半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受が設けられ、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体に第１の部材が移動自在に貫通しているので、すなわち第１の部材は、半球面で軸受けされ、軸受け面積が広いので、面荷重は小さく滑軸受等が変形するようなことがないという効果が得られる。

本発明の実施の形態に係る緩衝器を、一部断面にして示す正面図である。従来例を示す図で、その（ア）は断面斜視図、その（イ）は車体取付板を、一部切り欠いて示す斜視図である。図２に示す従来例を他の形で示す示す図で、その（ア）は作用状態を示す断面図、その（イ）はさらに他の作用状態を模式的に示すの断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る鉄道用の連結装置の緩衝器を説明する。本実施の形態に係る緩衝器Ｓは、図１に示されているように、概略的には軸状の棒状部材１と、板状の車体取付板１０と、第１、２の弾性体３１、３２とから構成されている。棒状部材１の、図１において左方にはフランジ状の弾性体受プレート２が一体的に形成されている。したがって、棒状部材１は、弾性体受プレート２と、該プレートから所定量だけ軸方向に延びている軸部４とからなっている。軸部４の右端部近傍の外周面には、締付けナット６が螺合する雄ネジ５が形成されている。このように構成されている棒状部材１の左端部に、図１には示されていない連結器が接続されるようになっている。棒状部材１には、連結器から軸方向に主として圧縮および引っ張り方向の衝撃的な力が加わることになる。

車体取付板１０は、図示の実施の形態では、側面形状は略方形を呈し、その略中心部に比較的大径の透孔１１が形成されている。この透孔１１内に、半径内方が開いたリング状の半球面状の滑軸受１２が設けられている。換言すると、半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受１２が設けられている。該半球面状の滑軸受１２の軸方向の長さは、車体取付板１０の板厚よりも短く、滑軸受１２の両側には所定の隙間ｓ、ｓあるいは「遊び」がある。隙間があるので、棒状部材１の軸部４は透孔１１に接触することなく、点Ｐを中心として所定量回動できる。この滑軸受１２に球状体２０が回動自在に軸受されている。そして、この球状体２０には貫通孔が明けられており、この貫通孔に棒状部材１の軸部４が摺動自在に挿通されている。このような構成により、棒状部材１の軸部４は球状体２０に軸受されて、棒状部材１は軸方向に移動自在であり、球状体２０が半球面状の滑軸受１２に軸受されて、点Ｐを中心としてあらゆる方向に回動自在である。このように構成されている車体取付板１０の四隅に例えば４個のボルト挿通孔１４、１４、…が形成されている。

本実施の形態によると、第１、２の弾性体３１、３２は、従来周知のように、それぞれ交互に積層された所定面積の複数枚の鋼板３３、３３、…と板状のゴム材３４、３４、…とから構成されている。

次に、作用について説明する。棒状部材１の軸部４に、第１の弾性体３１、滑軸受１２が組み込まれた車体取付板１０、第２の弾性体３２、弾性体押えプレート３の順に挿入する。そして締付けナット６とにより締め付けて、第１、２の弾性体３１、３２に初圧を与える。これにより、緩衝器Ｓが構成される。車体取付板１０を複数本のボルトにより車体に取り付け、棒状部材１の弾性体受プレート２側に連結器を接続する。

今、連結器側から矢印Ａで示す方向に圧縮力が作用すると、車体取付板１０は一応固定されていので棒状部材１の方が図１において右方へ押され、移動する。弾性体受プレート２と車体取付板１０との間で第１の弾性体３１が圧縮され、これにより衝撃的な圧縮力が緩衝される。逆に、引っ張り方向に衝撃力が作用すると、今度は弾性体押えプレート３と車体取付板１０との間で第２の弾性体３２が圧縮され、これにより衝撃的な引っ張り力が緩衝される。本実施の形態によると、圧縮方向および引っ張り方向の衝撃的な力が作用しても第１、２の弾性体３１、３２は、所定面積の複数枚の鋼板３３、３３、…と板状のゴム材３４、３４、…とから構成されているので、面接触して片当たりはしないので、第１、２の弾性体３１、３２が破損するようなことはない。

連結器の方から軸方向以外の力、例えば上下、水平方向等のあらゆる方向から力が作用すると、棒状部材１の軸部４は点Ｐを中心としてあらゆる方向に回動する。回動するとき、第１、２の弾性体３１、３２の所定の部分が圧縮される。これにより緩衝される。部分的に圧縮されても、面接触しているので、従来の弾性体のように亀裂が生じるようなことはない。なお、他の機械的な原因により一部が破損しても、第１、２の弾性体３１、３２は積層体として構成されているので、亀裂、破損等が全体に及ぶことはない。

本実施の形態によると、軸部４を受けている球状体２０は半球状の滑軸受１２に軸受けされているので、あらゆる方向に回動自在であり、そして球面で軸受けされているので、面荷重は小さく滑軸受１２等が変形するようなこともない。

本発明は上記実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、棒状部材１にバンパを接続し、車体取付板１０を車体に取り付け、バンパに作用する衝撃を緩和して車体に伝達するように実施することもできる。また、棒状部材１と車体取付板１０の動きは相対的であるので、形状を多少変えた車体取付板１０にバンパを接続し、同様に形状を変更した棒状部材１の方を車体側に取り付けることもできる。本発明の実施の形態に係る緩衝器は、鉄道用に限定されず、モノレールや無軌道の列車にも適用が可能である。

Ｓ緩衝器１棒状部材
２弾性体受プレート３弾性体押えプレート
１０車体取付板１１透孔
１２半球面状の滑軸受２０球状体
３１第１の弾性体３２第２の弾性体
３４金属板（鋼板）３５板状の樹脂材（板状のゴム材）

Claims

第１、２の部材と、前記第１、２の部材間に介装されている第１、２の弾性体とからなり、前記第１、２の部材は、接続構造により相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在であり、
前記第１、２の部材のいずれか一方の部材が連結器に、他方の部材が車体にそれぞれ取り付けられ、前記連結器または前記車体に作用するあらゆる方向の衝撃的な力が、前記第１、２の弾性体のいずれかの弾性体により緩衝されて前記車体または前記連結器に伝わるようになっている緩衝器であって、
前記第１、２の弾性体は、複数枚の金属板と板状の樹脂材とが積層された構造の弾性体からなり、
前記接続構造は、前記第２の部材内に設けられている半径中心側が所定量切り落とされた形の半球面状の滑軸受と、該半球面状の滑軸受に軸受けされている球状体とからなり、前記第１の部材は、前記球状体中を移動自在に貫通し、それによって、前記第１、２の部材は、相対的な軸方向の移動と回動方向の移動が自在である、ダブル形緩衝器。