JP5825025B2 - 鉄道車両のアンチローリング装置用軸受 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両のアンチローリング装置、及びその装置におけるトーションバーを支持する軸受に関するものである。

鉄道車両のアンチローリング装置は、車体のローリング(横揺れ)が大きくならないようにする装置であり、例えば、図７に示すように、トーションバー１１の両端をブラケット１２によって車体１３（又は台車１４）に回転自在に取付けるとともに、そのトーションバー１１の両端にそれぞれ一体に設けたリンク１５を軸受２０を介しロッド１７の一端に連結し、そのロッド１７の他端を軸受２０ａを介し台車１４（又は車体１３）に連結した構成である（特許文献１段落００２４、図１、図２参照）。

その軸受２０として、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、円環状インナー部材２１と、同じく円環状アウター部材２２とを同一軸心とし、そのインナー部材２１とアウター部材２２との間にゴム製弾性材２３を設け、アウター部材２２の外周一側面にアウター部材２２の径方向に延びる連結材２４を一体に有したものがある。
この軸受２０は、上記リンク１５一端の二叉片１６ａ、１６ａの間にアウター部材２２がその両側面２５ａ、２５ａを介して嵌るとともに、二叉片１６ａ、１６ａにインナー部材２１がその軸心の固定軸１８を介し支持されてリンク１５に連結される。

特開２００９−１４９３０４号公報 特開２００６−２３７８２５号公報

上記トーションバー１１は、車体１３のローリングに伴って屈曲したり、捩れたりするため、リンク１５を介してその屈曲力等が軸受２０に作用する（図８（ａ）、（ｂ）の矢印方向に作用する）。また、車体１３が横揺れした際、台車１４と車体１３の相対変位に応じた変位力が軸受２０に作用する（同矢印方向に作用する）。これらの作用によって軸受２０は捩れ、弾性材２３がその捩れに応じて変形し、インナー部材２１に対しアウター部材２２が弾性材２３を介して揺動する。このとき、車体１３の左右動に対して図９（ａ）、（ｂ）に示すように軸受２０が捩れ、車体１３の旋回動（曲線通過）に対して軸受２０が捩れ（図６（ａ）、（ｂ）参照）、その捩れ度合は前者が後者に比べて大きい。

その捩れ時、アウター部材２２の両側面２５ａ、２５ａは平行な同一幅の円環状フラット面とされており、上記二叉片１６ａ、１６ａに対向するそのアウター部材２２の側面２５ａから連結材２４に至る部分は、前記アウター部材２２の連結材２４の軸方向に平行なフラットな側面２５ａの端から凹弧状面２６を介して連結材２４に至っている。
このため、図９（ａ）、（ｂ）のように、軸受２０が捩れて固定軸１８（二叉片１６ａ、１６ａ）に対し連結材２４が揺動すると、上記側面２５ａの端縁が二叉片１６ａ、１６ａに当接し、それ以上の連結材２４の揺動が阻止される。この揺動阻止は、アンチローリング作用の低下を招くと共に、二叉片１６ａ、１６ａ等の破損に繋がる恐れがある。特に、この軸受２０は弾性材２３の変形によって連結材２４の揺動を許容するため、金属製球面軸受に比べて、同一の外力におけるインナー部材２１に対するアウター部材２２の移動範囲が広くなりがちであり、設計上より前記揺動阻止が早く行われる恐れがある。

この発明は、上記連結材２４の揺動範囲を広くすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、上記連結材２４が揺動した際、上記二叉片１６ａ、１６ａに当接するアウター部材２２の側面部分は、そのアウター部材側面２５ａの径方向途中から連結材軸心に向かう傾斜面としたのである。
このような傾斜面を形成すると、車体１３の左右動に対して軸受２０が捩れた際等において、二叉片１６ａ、１６ａに当接するアウター部材側面端縁が径方向に後退していることから、すなわち、従来、上記側面２５ａの端縁が二叉片１６ａ、１６ａに当接していた部分がカット（面取り）されたこととなり、そのカットされた分、連結材２４（アウター部材２２）の揺動が許容されるため、揺動角度が大きくなる（図４（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）参照）。

この発明の構成としては、トーションバー１１の端部をリンク１５を介して支持する鉄道車両のアンチローリング装置用軸受において、円環状インナー部材２１と、同じく円環状アウター部材２２とを同一軸心とし、そのインナー部材２１とアウター部材２２との間に弾性材２３を設け、アウター部材２２の外周一側面にアウター部材２２の径方向に延びる連結材２４を一体に有したものであり、前記リンク１５の一端は二叉片１６ａ、１６ａとなって、その二叉片１６ａ、１６ａの間にアウター部材２２がその両側面を介して嵌るとともに、二叉片１６ａ、１６ａにインナー部材２１がその軸心の固定軸１８を介して支持されており、アウター部材２２が前記弾性材２３を介してインナー部材２１の軸心方向に揺動した際、二叉片１６ａ、１６ａに対向して当接するアウター部材２２の側面から連結材２４に至る部分は、そのアウター部材側面の径方向途中から連結材２４の軸心に向かう傾斜面となっているとともに、アウター部材中心に対しその傾斜面と反対側のアウター部材２２の側面も同じ傾斜面となっている構成を採用することができる。

上記のように、軸受２０の受ける捩れは、車体１３の左右動に対するものが車体１３の旋回動に対するものに比べて大きく、この構成は、その車体１３の左右動によって捩れ（揺動力）を受けた際、アウター部材２２がインナー部材２１の軸心方向に揺動することとなるが、その揺動に伴って二叉片１６ａ、１６ａに対向して当接するアウター部材２２の側面から連結材２４に至る部分がその側面の径方向途中から連結材２４の軸心に向かう傾斜面となっているため、従来に比べて、その傾斜面によって連結材２４の大きい角度の揺動が許容される。すなわち、連結材２４の揺動範囲が広くなって、アンチローリング作用の低下を招くことも少なくなり、二叉片等の破損の恐れも少なくなる。
特に、上記のように、この軸受２０は弾性材２３の変形によって連結材２４の揺動を許容するため、アウター部材２２の移動範囲が広くなりがちのため、傾斜面でその揺動範囲を広く確保することは有効である。

この構成において、アウター部材側面の連結材２４の軸心に対して左右側にもアウター部材側面の径方向途中から上記傾斜面と同様に傾斜する傾斜面を形成すれば、その左右方向の揺動においてもその揺動範囲が広くなり、さらに、アウター部材側面が全周に亘ってその側面の径方向途中から上記傾斜面と同様に傾斜する傾斜面となっておれば、アウター部材２２の全周囲の方向の揺動においてその揺動範囲が広くなる。

この発明は、以上のように構成して、連結材２４の揺動範囲を広くしたので、アンチローリング作用の低下を招くこともなくなり、二叉片１６ａ、１６ａ等の破損の恐れもなくなる。

この発明の一実施形態の斜視図 （ａ）は同切断側面図、（ｂ）は同正面図 （ａ）は同実施形態の軸受をリンクに連結した切断正面図、（ｂ）は同切断平面図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ同作用説明図 （ａ）、（ｂ）は他の各実施形態のそれぞれ斜視図 （ａ）、（ｂ）は同他の各実施形態の作用説明図 アンチローリング装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は右切断側面図 （ａ）は従来例の切断正面図、（ｂ）は同平面図 （ａ）、（ｂ）は従来例の作用説明図

この実施形態も、従来と同様のアンチローリング装置に係わり、このアンチローリング装置は、台車上の幅方向左右側に対の空気ばね（図示せず）を設け、その両空気ばねに空気を適宜に給排することによって曲線路の高速走行を円滑にすると共に、乗り心地を高めた鉄道車両に組み込まれたものであり（特許文献１段落００２４〜同００３２、図１、図２等参照）、図７に示すように、トーションバー１１の両端をブラケット１２によって車体１３に回転自在に取付けるとともに、そのトーションバー１１の両端に平歯車等によってそれぞれ一体に設けたリンク１５を軸受２０を介しロッド１７の一端に連結し、そのロッド１７の他端を軸受２０ａを介し台車１４に連結した構成である。

ロッド１７一端（図７（ｂ）において上端）の軸受２０は、図１〜図３に示すように、従来と同様に、剛性を有する金属製円環状（円筒状）インナー部材２１と、同じく剛性を有する金属製円環状（円筒状）アウター部材２２とを同一軸心とし、そのインナー部材２１とアウター部材２２との間にゴム製弾性材２３を設けたものである。そのゴム製弾性材２３は、ゴム層の間に球面形状の金属板を適宜に挿入積層し、そのゴムを加硫してインナー部材２１とアウター部材２２の間に接着固定されている（特許文献２段落００２４〜００５０参照）。

インナー部材２１の外周面及びアウター部材２２の内周面はそれぞれ球面となって、アウター部材２２の両側面２５ａ、２５ａは平行な同一幅の円環状フラット面となっている。また、アウター部材２２の外周一側面２７ａにアウター部材２２の径方向に延びるねじ軸となった連結材２４が一体に設けられて、アウター部材２２はロットエンド形状となっている。その連結材２４をロッド１７にねじ込むことによってこの軸受２０がロッド１７の上端に取付けられる。

この軸受２０と上記リンク１５との連結は、従来と同様に、リンク１５の一端が二叉片１６ａ、１６ａとなって、その二叉片１６ａ、１６ａがアウター部材中心（軸受中心）２２ｏに対しアウター部材２２の外周側面（連結材２４の軸心に対する外周側面）から軸受２０にその両側面２５ａ、２５ａを介して嵌まり、その二叉片１６ａ、１６ａにインナー部材２１がその軸心の固定軸１８を介し支持された構成である。固定軸１８はシャンクボルトからなり、段付きブッシュ１９ａを介在してインナー部材２１の軸心孔に挿通し、その挿通端部にロックナット１９をねじ込むことによって二叉片１６ａ、１６ａに固定されている。

以上の構成は従来と同様であって、この発明は、そのアウター部材２２の両側面２５ａ、２５ａの上下縁部に傾斜面３０を形成したことを特徴とする。すなわち、図３（ａ）の状態から図４（ａ）、（ｂ）の状態に、アウター部材２２がインナー部材２１の軸心方向に揺動した際、リンク１５の二叉片１６ａ、１６ａに対向（当接）するそのアウター部材２２の側面２５ａ、２５ａから連結材２４に至る部分（外周一側面２７ａ）は、そのアウター部材側面２５ａの径方向途中から連結材２４の軸心に向かう（アウター部材外周一側面２７ａの幅方向内側に向かって下り傾斜する）傾斜面３０となっているとともに、アウター部材中心に対しその傾斜面３０と反対側のアウター部材の側面２５ａ（外周他側面２７ｂ）も同じ傾斜面（アウター部材外周他側面２７ｂの幅方向内側に向かって下り傾斜する傾斜面）３０となっている構成を特徴とする（図２（ｂ）参照））。

このように、アウター部材２２の側面２５ａ、２５ａ上下縁（外側面２７ａ、２７ｂ）に傾斜面３０、３０を形成した軸受２０は、アンチローリング装置の作用によって、図３（ａ）から図４（ａ）、（ｂ）のように、リンク１５に対し連結材２４が揺動すると、上記傾斜面３０が二叉片１６ａ、１６ａに当接するまでその揺動が許容される。例えば、同じ大きさ・形状のトーションバー支持装置において、図８、図９に示す従来の軸受２０にあっては、その連結材２４の揺動角度θは１４．５度であったのに対し、この実施形態はその揺動角度θ：１６．５度と大きくなった。このことから、アンチローリング作用の低下を招くこともなくなり、二叉片１６ａ、１６ａ等の破損の恐れもなくなる。

その傾斜面３０の傾斜角度及びアウター部材側面２５ａの径方向途中に至る位置は、上記揺動範囲を広くしてこの発明の作用効果を発揮し得る限りにおいて実験等によって適宜に設定する。また、傾斜面３０の形状は、同様に、この発明の作用効果を発揮し得る限りにおいて、直線状（Ｃカット）でも、凹弧状又は凸孤状（Ｒカット）でもよい。

図５（ａ）に示すように、アウター部材側面２５ａ、２５ａの連結材２４の軸心に対して左右側にも上記傾斜面３０と同様な径方向途中からアウター部材外周側面の幅方向内側に向かって下り傾斜する傾斜面３０を形成したり、同図（ｂ）に示すように、アウター部材側面２５ａ、２５ａがその全周に亘って同径方向途中からアウター部材外周側面の幅方向内側に向かって下り傾斜する傾斜面３０となっているものとしたりし得る。これらの構成であると、上記車体１３の左右動に対する軸受２０の捩れによる揺動のみならず、車体１３の旋回動に対する軸受２０の捩れによる揺動に対しても（図６（ａ）、（ｂ）に示す、平面視におけるアウター部材２２の左右の揺動に対しても）上記と同様な広い揺動範囲を確保できる。特に後者（図５（ｂ））は、アウター部材２２の全周囲に傾斜面３０が形成されているため、アウター部材２２の全周囲の方向の揺動においてその揺動範囲が広くなる。
因みに、これらの傾斜面３０程度のアウター部材２２の側面２５ａの欠如は、アウター部材２２（軸受２０）の剛性、機械強度には殆ど影響を与えず、アンチローリング装置の作用に支障はない。

なお、ロッド１７他端（図７（ｂ）において下端）の軸受２０ａも上述の上端の軸受２０と同じ構造のものを使用することができるが、上端の軸受２０に比べて、下端の軸受２０ａは揺動範囲の制約が広い場合が多いため、傾斜面３０を形成しないものとしたり、弾性材２３、インナー部材２１の外周面及びアウター部材２２の内周面が球状（球面軸受状）ではなく、インナー部材２１及びアウター部材２２を軸方向同一径の円筒状とするとともに、弾性材２３も同円筒状からなる従来周知のゴムブッシュとしたりし得る。

上記実施形態は、アウター部材２２の両側面２５ａ、２５ａは、平行な同一幅の円環状フラット面となっているが、平行でなかったり、同一幅でなかったりしていても、そのアウター部材２２（連結材２４）の揺動範囲を拡げるために、上記各傾斜面３０を形成することは有効であって、この発明は、そのような場合もその技術的範囲に含まれることは勿論である。
また、上記軸受２０ａのように、弾性材２３、インナー部材２１及びアウター部材２２も球状（球面軸受状）ではなく、インナー部材２１及びアウター部材２２を円筒状とするとともに、弾性材２３も円筒状からなる従来周知のゴムブッシュとした軸受であっても、上記傾斜面３０を形成することによってこの発明の作用効果を発揮し得るため、その態様もこの発明の技術的範囲に含まれる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１１ トーションバー
１２ ブラケット
１３ 車体
１４ 台車
１５ リンク
１６ａ リンクの二叉片
１７ ロッド
１８ 固定軸
２０ 軸受
２１ 軸受のインナー部材
２２ 同アウター部材
２３ 同ゴム製弾性材
２４ 連結材
２５ａ アウター部材の円環状側面
２７ａ アウター部材の外周一側面
２７ｂ アウター部材の外周他側面
３０ 傾斜面

Claims (4)

1. トーションバー（１１）の端部をリンク（１５）を介して支持する鉄道車両のアンチローリング装置用軸受（２０）であって、
   円環状インナー部材（２１）と、同じく円環状アウター部材（２２）とを同一軸心とし、そのインナー部材（２１）とアウター部材（２２）との間に弾性材（２３）を設け、アウター部材（２２）の外周一側面（２７ａ）にアウター部材（２２）の径方向に延びる連結材（２４）を一体に有したものであり、
   上記リンク（１５）の一端は二叉片（１６ａ、１６ａ）となって、その二叉片（１６ａ、１６ａ）の間に上記アウター部材（２２）がその両側面（２５ａ、２５ａ）を介して嵌るとともに、前記二叉片（１６ａ、１６ａ）に前記インナー部材（２１）がその軸心の固定軸（１８）を介して支持されており、
   上記アウター部材（２２）が上記弾性材（２３）を介してインナー部材（２１）の軸心方向に揺動した際、上記二叉片（１６ａ、１６ａ）に対向して当接する前記アウター部材（２２）の側面（２５ａ、２５ａ）から上記連結材（２４）に至る部分は、そのアウター部材側面（２５ａ、２５ａ）の径方向途中から連結材（２４）の軸心に向かう傾斜面（３０）となっているとともに、アウター部材中心（２２ｏ）に対しその傾斜面（３０）と反対側のアウター部材（２２）の側面（２５ａ、２５ａ）も前記傾斜面（３０）と同じ傾斜面（３０）となっていることを特徴とする鉄道車両のアンチローリング装置用軸受。
2. 上記アウター部材側面（２５ａ、２５ａ）の上記連結材（２４）の軸心に対して左右側にもアウター部材側面（２５ａ、２５ａ）の径方向途中から上記傾斜面（３０）と同様に傾斜する傾斜面（３０）を形成したことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両のアンチローリング装置用軸受。
3. 上記アウター部材側面（２５ａ、２５ａ）が全周に亘ってその側面（２５ａ、２５ａ）の径方向途中から上記傾斜面（３０）と同様に傾斜する傾斜面（３０）となっていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両のアンチローリング装置用軸受。
4. 請求項１乃至３の何れか一つに記載の軸受（２０）を使用したアンチローリング装置。

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