JP6165810B2 - 軸ハリ用筒形弾性連結装置 - Google Patents

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Description

本発明は、鉄道用車両の台車フレームに軸ハリの一端を弾性連結する軸ハリ用筒形弾性連結装置に関するものである。
従来から、鉄道用車両において、車軸を支える軸箱部から軸ハリを車両前後方向へ延び出させて、その軸ハリの端部を筒形弾性連結装置によって台車フレームに弾性連結させた構造が、一般的に採用されている。この軸ハリ用筒形弾性連結装置は、特開2014−20487号公報(特許文献1)などにも開示されているように、インナ軸部材の外周側にそれぞれ周方向へ延びる一組のアウタ分割体を配設し、それらインナ軸部材と一組のアウタ分割体を本体ゴム弾性体によって相互に弾性連結した構造を有している。そして、インナ軸部材の軸方向両端部が台車フレームに取り付けられると共に、アウタ分割体が軸ハリの一端に設けられた筒状のハウジング部に取り付けられることにより、軸ハリが台車フレームに軸ハリ用筒形弾性連結装置を介して弾性支持されるようになっている。
ところで、軸ハリ用筒形弾性連結装置では、大きな荷重の入力が予想される特定の径方向においてインナ軸部材と一組のアウタ分割体の相対変位量を制限するためにストッパを設ける場合がある。即ち、軸ハリ用筒形弾性連結装置では、減速時の大荷重が車両前後に相当する径方向に入力されることから、特許文献1では、インナ軸部材から何れか一方のアウタ分割体に向かって当該径方向で突出するストッパが設けられている。そして、インナ軸部材と一方のアウタ分割体がストッパを介して相互に当接することによって、インナ軸部材とアウタ分割体の相対変位量が特定の径方向で制限されて、本体ゴム弾性体の耐久性の向上や目的とする鉄道用車両の制動性能などが実現されるようになっている。
しかしながら、特許文献1のように、インナ軸部材と一方のアウタ分割体の径方向対向面間にストッパが配されて、ストッパと一方のアウタ分割体との間に本体ゴム弾性体が連続的に設けられていると、大荷重の入力時だけでなく、走行中等に入力される台車と車軸間の通常の振動に対しても、ストッパが配された径方向において、本体ゴム弾性体がストパとアウタ分割体との狭い対向間で圧縮されることによりばね特性が硬くなって、台車のサスペンション性能に影響してしまうという不具合がある。さらに、特許文献1の構造では、ストッパとアウタ分割体の間が本体ゴム弾性体によって連結されていることから、筒形弾性連結装置のインナ軸部材とアウタ分割体の間に周方向の荷重が入力されると、本体ゴム弾性体がストッパによって圧縮されて発揮される硬いばねが、台車のサスペンション特性に影響するおそれもある。
また、特許第3747783号公報(特許文献2)では、インナ軸部材によって支持されたストッパが、大荷重の入力時にのみハウジング部に当接するように、ストッパとハウジング部の間に隙間を設けた構造が提案されている。この特許文献2では、一組のアウタ分割体が上下に対向して配されており、それら上下のアウタ分割体の周方向端部間にストッパを配することで、ストッパの突出先端とアウタ分割体が本体ゴム弾性体によって径方向に連結されることなく、ストッパの突出先端側に所定の隙間が形成されるようになっている。
ところが、ストッパとハウジング部の径方向間に隙間を形成した上述の如き構造では、ストッパを配した径方向において本体ゴム弾性体のゴムボリュームが小さくなることから、当該径方向において他の径方向よりもばね定数が小さくなり易く、走行時などの通常の振動入力状態において特性のチューニング自由度が小さくなるおそれがある。
また、アウタ分割体が上下に対向配置されていることから、特許文献2の図13に示されているような車両前後に分割された構造のハウジング部に取り付けられる場合には、ハウジング部の分割端縁によるかじり等によってアウタ分割体の外周面が損傷するおそれがあり、特許文献2に示されているような特別な構造を採用しない場合には、軸ハリへの装着作業を慎重に行う必要がある。
特開2014−20487号公報 特許第3747783号公報
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、特定の径方向にストッパを設けた場合であっても、各径方向のばね比を大きな自由度で設定して優れた弾性連結性能を得ることができる、新規な構造の軸ハリ用筒形弾性連結装置を提供することにある。
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
すなわち、本発明の第一の態様は、インナ軸部材の外周に軸直角方向で対向して配置される一組のアウタ分割体が配されて、それらインナ軸部材と一組のアウタ分割体とが本体ゴム弾性体によって相互に弾性連結されており、該インナ軸部材が鉄道用車両の台車フレームに取り付けられると共に、該一組のアウタ分割体が軸ハリの一端に設けられた筒状のハウジング部に取り付けられることにより、該台車フレームと該軸ハリを弾性連結する軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記本体ゴム弾性体には外周面に開口するポケット部が形成されており、前記一組のアウタ分割体の何れか一方に貫通形成された窓部を通じて該ポケット部が外部へ開放されていると共に、該ポケット部には前記インナ軸部材によって支持されたストッパが配されており、該ストッパが該窓部を通じて前記ハウジング部と軸直角方向に離れて対向配置されて、該ストッパと該ハウジング部との当接によって該インナ軸部材と該一組のアウタ分割体の相対変位量を制限する変位制限機構が構成される一方、該一組のアウタ分割体の何れか他方には開口部が形成されており、該本体ゴム弾性体が該ポケット部と反対側において該開口部を通じて外部に露出せしめられていることを、特徴とする。
このような第一の態様に従う構造とされた軸ハリ用筒形弾性連結装置によれば、片ブレーキなどによる大荷重の入力が想定されて、径方向一方向だけにストッパが設けられており、何れか一方のアウタ分割体にはストッパを露出させる窓部が形成されていると共に、何れか他方のアウタ分割体には開口部が形成されている。これにより、ストッパを配した径方向片側だけでばねが小さくなるのを防いで、径方向両側においてインナ軸部材と各アウタ分割体の間に配される本体ゴム弾性体のばねが相互に近くなる。それ故、ストッパがハウジング部に当接しない鉄道用車両の通常の走行状態などにおいて、ストッパの突出方向とその反対側との間でばね比のチューニングが容易になり、アウタ分割体の対向方向となる径方向両側への振動入力に対して優れた特性を得ることができる。
また、一組のアウタ分割体がストッパの突出方向で相互に対向しており、荷重が入力されるストッパの突出方向およびその反対側では、本体ゴム弾性体の圧縮ばねが支配的に作用して、耐久性の向上が図られ得る。さらに、圧縮ばねによる比較的に硬いばね特性が得られることから、アウタ分割体に窓部や開口部を形成することによって、ばね特性を大きな自由度でチューニングすることができる。
さらに、一方のアウタ分割体において窓部が部分的に貫通して形成されることから、窓部の軸方向外方では、ストッパの突出方向への入力に対して、インナ軸部材とアウタ分割体の径方向間で本体ゴム弾性体の圧縮ばねが効率的に発揮される。したがって、ストッパを露出させる窓部を形成することによるばねの低下が問題になり難く、ばねのチューニング自由度を大きく確保することができる。
また、たとえばストッパとポケット部の内面との間に隙間を設けておけば、インナ軸部材とアウタ分割体の間に周方向の荷重が入力される際に、ストッパによる本体ゴム弾性体の圧縮が回避されて、ばねを小さく設定し易くなることから、台車のサスペンション性能や弾性などの特性をより大きな自由度でチューニング可能となり得る。
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記開口部が何れか他方の前記アウタ分割体の周方向端部に形成されているものである。
第二の態様によれば、開口部の形成が極めて容易になる。しかも、アウタ分割体の周方向中間部分では本体ゴム弾性体の圧縮ばねおよび引張ばねを効率的に得ることができると共に、周方向中間部分にハウジング部とアウタ分割体との位置決め構造などを設けやすくなる。
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記開口部の開口面積が前記窓部の開口面積よりも大きくされているものである。
第三の態様によれば、開口部が他方のアウタ分割体の周方向両端部に形成されていることによって、他方のアウタ分割体とインナ軸部材の径方向間では、周方向の中間部分に窓部を形成された一方のアウタ分割体とインナ軸部材との径方向間よりも、本体ゴム弾性体の圧縮ばね成分がより支配的となる。その結果、開口部を窓部よりも大きく開口させて、他方のアウタ分割体の本体ゴム弾性体への固着面積を一方のアウタ分割体よりも小さくすることにより、インナ軸部材に対するストッパの配設方向およびその反対側において相互に近いばねを設定し易くなる。
本発明の第四の態様は、第一の態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記開口部が何れか他方の前記アウタ分割体の周方向中間部分に形成されているものである。
第四の態様によれば、開口部が窓部と同様にアウタ分割体の周方向中間部分に形成されることによって、ストッパ配設方向およびその反対側において相互に近いばねをより簡単に設定することができる。蓋し、窓部と開口部の形成位置が各アウタ分割体の周方向中間部分とされていることにより、一組のアウタ分割体が対向する径方向の両側において、窓部の形成によるばねへの影響と、開口部の形成によるばねへの影響とが、相互に近くなるからである。
本発明の第五の態様は、第四の態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記開口部が前記窓部と同じ開口形状および開口面積で形成されていると共に、該開口部が該窓部に対して軸直角方向に対向する位置に配置されているものである。
第五の態様によれば、開口部と窓部が軸直角方向で相互に反対に配置されることで、窓部の形成によるストッパ配設方向のばねへの影響と、開口部の形成によるストッパ配設側と反対側のばねへの影響とがより近くなって、それらストッパ配設側のばねとその反対側のばねをより簡単にチューニングすることができる。しかも、開口部と窓部の配置のみならず開口部と窓部の開口形状および開口面積も同じにすれば、ストッパ配設方向とその反対側のばねとを簡単に略同じに設定することができる。
本発明の第六の態様は、第四または第五の態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記本体ゴム弾性体には外周面に開口する肉抜凹所が形成されており、該肉抜凹所が前記開口部を通じて外部へ開放されているものである。
第六の態様によれば、開口部を通じて外部へ開放された肉抜凹所が本体ゴム弾性体に形成されることによって、本体ゴム弾性体における肉抜凹所の形成側とポケット部の形成側とが相互に対応する構造とされて、ストッパ配設方向とその反対側において本体ゴム弾性体のばねを相互により近く設定し易くなる。
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか一つの態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記ハウジング部が前後一組の半筒部材で構成されており、該ハウジング部の該前後一組の半筒部材が前記一組のアウタ分割体に対して対向方向の外側からそれぞれ重ね合わされて取り付けられるものである。
第七の態様によれば、ハウジング部が周方向で分割された一組の半筒部材を組み合わせた分割構造とされていることにより、一組のアウタ分割体をハウジング部に容易に取り付けることができて、軸ハリ用筒形弾性連結装置の軸ハリへの装着作業が容易になる。また、軸ハリ用筒形弾性連結装置をハウジング部に取り付ける際に、一組のアウタ分割体の対向方向外側から一組の半筒部材を重ね合わせることにより、半筒部材の周方向端縁がアウタ分割体の外周面に接触するのを防ぎ易くなって、かじりによる損傷が回避される。
本発明の第八の態様は、第一〜第七の何れか一つの態様に記載された軸ハリ用筒形弾性連結装置において、前記一組のアウタ分割体の少なくとも一方と前記ハウジング部を周方向で相互に位置決めする位置決め手段が設けられているものである。
第八の態様によれば、ハウジング部に対して軸ハリ用筒形弾性連結装置を所定の向きで位置決めして取り付けることができる。特に、ストッパによる変位規制作用が必要とされる大荷重の入力方向に対して、ストッパの配設方向を簡単に精度よく設定することができて、目的とする弾性連結性能と変位規制による高い耐久性などを実現することができる。
本発明によれば、何れか一方のアウタ分割体に窓部が形成されていると共に、何れか他方のアウタ分割体に開口部が形成されていることから、インナ軸部材と各アウタ分割体の間に配される本体ゴム弾性体のばねが相互に近くなって、インナ軸部材からのストッパの突出方向とその反対側との間で相対的なばねのチューニングが容易になる。さらに、一組のアウタ分割体がストッパ突出方向で相互に対向しており、ストッパ突出方向の圧縮力および引張力の入力に対して、本体ゴム弾性体の圧縮ばねおよび引張ばねが支配的に作用して、耐久性の向上が図られ得ると共に、アウタ分割体に窓部や開口部を形成することによって、ばねを大きな自由度でチューニングすることができる。さらにまた、一方のアウタ分割体において窓部が部分的に貫通して形成されることから、窓部の軸方向外方において本体ゴム弾性体の圧縮ばねと引張ばねが効率的に得られて、窓部の形成によるばねの低下が問題になり難い。
本発明の第一の実施形態としての軸ハリ用ゴムブッシュを示す斜視図。 図1に示す軸ハリ用ゴムブッシュの平面図。 図1に示す軸ハリ用ゴムブッシュの右側面図。 図2のIV−IV断面図。 図4のV−V断面図。 図4のVI−VI断面図。 図1の軸ハリ用ゴムブッシュを別の角度から示す斜視図。 図1の軸ハリ用ゴムブッシュを鉄道用車両への装着状態で示す右側面図。 本発明の第二の実施形態としての軸ハリ用ゴムブッシュを示す平面図。 図9のX−X断面図。 図10のXI−XI断面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1〜3には、本発明に従う構造とされた軸ハリ用筒形弾性連結装置の第一の実施形態として、鉄道用車両に用いられる軸ハリ用ゴムブッシュ10が示されている。軸ハリ用ゴムブッシュ10は、図4〜6に示すように、インナ軸部材12とその外周に相互に対向して配される前後のアウタ分割体14a,14bとが、本体ゴム弾性体16によって相互に弾性連結された構造を有している。以下の説明において、特に説明がない限り、上下方向とは鉄道用車両への装着状態で略鉛直上下方向となる図3中の上下方向を、前後方向とは鉄道用車両への装着状態で略車両前後方向となる図3中の左右方向を、左右方向とは鉄道用車両への装着状態で略車両左右方向となる図2中の左右方向を、それぞれ言う。
より詳細には、インナ軸部材12は、鉄やアルミニウム合金などで形成された高剛性の部材であって、図4〜6に示すように、中実の円形ロッド形状を有する中軸本体18の両端部に、外周へ広がるフランジ状のインナ鍔部20と、インナ鍔部20よりもさらに軸方向外方へ突出する取付部22とが、一体形成された構造を有している。なお、本実施形態の取付部22は、図1〜3に示すように略多角柱形状を有しており、軸直角方向上下に延びるボルト孔24が貫通形成されている。また、インナ鍔部20は、軸方向外面が略軸直角方向に広がっていると共に、軸方向内面の内周部分がテーパ面とされており、内周部分が外周へ向かって次第に薄肉となっていると共に、外周部分が略一定の厚さで広がっている。なお、インナ軸部材12の形状は、実施形態の具体的な記載によって限定的に解釈されるものではなく、インナ軸部材12を構成する各部(本実施形態における中軸本体18、インナ鍔部20、取付部22、ボルト孔24)の具体的な形状なども特に限定されない。
さらに、インナ軸部材12の中軸本体18には、ストッパ26が取り付けられている。ストッパ26は、図4,6に示すように、内周面および外周面が周方向に湾曲する湾曲面で構成されたブロック形状とされており、金属や硬質の合成樹脂などで形成された高剛性の部材とされている。そして、ストッパ26は、インナ軸部材12の中軸本体18の外周面に重ね合わされて、溶接や接着、ボルト接続などの手段で軸方向の中央部分に固定されている。なお、ストッパ26は必ずしもインナ軸部材12に予め固定されていなくても良く、例えば、本体ゴム弾性体16の加硫成形時にインナ軸部材12とは別で金型にセットされて、本体ゴム弾性体16によってインナ軸部材12に対して位置決め保持されるようにしても良い。
アウタ分割体14a,14bは、何れも半周に満たない長さで周方向に延びる湾曲板形状を有しており、軸方向両端には外周側へ折り曲げられたアウタ鍔部28が一体形成されている。なお、アウタ鍔部28は、外周へ向かって軸方向外方へ傾斜しており、インナ鍔部20の内周部分と斜めに対向するようになっている。
また、一方のアウタ分割体14aには、周方向および軸方向の中央部分を略四角断面で貫通する窓部30が形成されている。窓部30は、アウタ鍔部28までは達しない軸方向寸法で形成されており、窓部30と各アウタ鍔部28の基端との軸方向間には、周方向に延びる固着部32がそれぞれ設けられている。
また、他方のアウタ分割体14bには、図7に示すように、小径の円形断面で中央部分を貫通する位置決め孔34が形成されている。本実施形態の位置決め孔34は、窓部30よりも十分に小さな開口面積で形成されているが、位置決め孔34の断面形状や大きさは、特に限定されるものではない。
さらに、他方のアウタ分割体14bには、周方向の両端部に開口部36が形成されている。本実施形態の開口部36は、アウタ鍔部28を含むアウタ分割体14bの軸方向全体に亘って形成されており、周方向両端部に開口部36が形成されることで、アウタ分割体14bの周方向長さがアウタ分割体14aよりも短くなっている。また、本実施形態では、開口部36,36の開口面積の合計が、窓部30の開口面積よりも大きくされている。もっとも、開口部36,36の開口面積は、要求される前後方向のばね特性などに応じて適宜に変更されるものであって、それら開口部36,36の開口面積の合計は、窓部30の開口面積以下とされる場合もある。
そして、アウタ分割体14a,14bは、インナ軸部材12の中軸本体18に対して外周側に離れて配置されて、それらインナ軸部材12とアウタ分割体14a,14bが本体ゴム弾性体16によって相互に弾性連結されている。なお、アウタ分割体14aとアウタ分割体14bが中軸本体18を挟んで径方向に対向して配置されており、それらアウタ分割体14aとアウタ分割体14bの周方向端部が周方向で相互に離れている。
本体ゴム弾性体16は、全体として厚肉の略円筒形状を有しており、軸方向両端部には外周へ突出するゴム鍔部38が一体形成されている。そして、本体ゴム弾性体16は、円筒形状とされた軸方向中央部分の内周面が、インナ軸部材12の中軸本体18の外周面に加硫接着されると共に、外周面がアウタ分割体14a,14bの対向内面に加硫接着される。また、本体ゴム弾性体16のゴム鍔部38は、インナ軸部材12のインナ鍔部20とアウタ分割体14a,14bのアウタ鍔部28,28との対向面間に配されて、それらインナ鍔部20とアウタ鍔部28,28に加硫接着されている。なお、本実施形態の本体ゴム弾性体16は、インナ軸部材12とアウタ分割体14a,14bを備えた一体加硫成形品として形成されている。
また、本体ゴム弾性体16には、図4,6に示すように、ポケット部40が形成されている。ポケット部40は、本体ゴム弾性体16の外周面に開口する凹所状とされており、本体ゴム弾性体16の軸方向中央部分に形成されている。そして、ポケット部40の開口周辺において本体ゴム弾性体16の外周面がアウタ分割体14aに固着されていると共に、アウタ分割体14aの窓部30がポケット部40の開口と位置決めされて、ポケット部40が窓部30を通じて外周へ開放されている。なお、ポケット部40が本体ゴム弾性体16の外周面において周方向および軸方向で部分的に形成されていると共に、窓部30がアウタ分割体14aの周方向および軸方向で部分的に形成されていることから、本体ゴム弾性体16はアウタ分割体14aの固着部32にも加硫接着されており、インナ軸部材12と固着部32が本体ゴム弾性体16によって径方向で連続的に弾性連結されている。
さらに、インナ軸部材12によって支持されたストッパ26が、ポケット部40に突出しており、少なくとも先端部分がポケット部40の壁内面に対して軸方向および周方向で離隔して、ポケット部40の中央部分に配置されている。本実施形態では、ストッパ26の外周への突出先端部分が本体ゴム弾性体16から露出しているが、例えば、ストッパ26の突出先端面が本体ゴム弾性体16と一体形成された緩衝ゴムや本体ゴム弾性体16とは別体の緩衝ゴム、別体の緩衝発泡体などで覆われていても良い。
また、本体ゴム弾性体16には、位置決め凹部42が形成されている。位置決め凹部42は、小径の円形凹部であって、ポケット部40と径方向の反対側において本体ゴム弾性体16の外周面に開口している。そして、位置決め凹部42は、アウタ分割体14bの位置決め孔34と位置決めされて、位置決め孔34を通じて外周へ開口していると共に、位置決め凹部42の開口周辺において本体ゴム弾性体16の外周面がアウタ分割体14bに加硫接着されている。
また、本体ゴム弾性体16は、図4,7に示すように、ポケット部40が設けられた側とは径方向の反対の半周において、アウタ分割体14bの周方向外方で開口部36,36を通じて径方向外方へ露出している。本実施形態では、アウタ分割体14aも半周に満たない周方向長さで形成されており、ポケット部40が設けられた側の半周においても、本体ゴム弾性体16がアウタ分割体14aの周方向外側で外周へ向かって露出している。要するに、本体ゴム弾性体16は、アウタ分割体14aとアウタ分割体14bの周方向両端部間において、外部へ露出している。
さらに、アウタ分割体14aとアウタ分割体14bとの周方向間において露出する本体ゴム弾性体16の外周面には、図2に示すような環状溝44が開口している。環状溝44は、アウタ分割体14aの周方向端部およびアウタ分割体14bの周方向端部に沿って軸方向に延びる凹溝と、本体ゴム弾性体16のゴム鍔部38の基端に沿って周方向に延びる凹溝とによって構成されており、本体ゴム弾性体16における上記露出部分において略矩形環状に連続して延びている。さらに、本体ゴム弾性体16における環状溝44で囲まれた領域が、図4,5に示すように、外周へ突出する緩衝突部46とされている。
このような構造とされた軸ハリ用ゴムブッシュ10は、図8に示すように、鉄道用車両の台車48に取り付けられる。台車48は、台車フレーム50と車輪52を備えており、車輪52の車軸54を支える軸箱部56が軸ばね58によって台車フレーム50に弾性連結されていると共に、軸箱部56から車両後方へ軸ハリ60が延び出した構造を備えている。そして、軸ハリ60の延出端部に設けられたハウジング部62が、軸ハリ用ゴムブッシュ10によって台車フレーム50に連結されるようになっている。
より詳細には、略円筒形状のハウジング部62は、車両前後方向で対向する略半円筒形状の半筒部材64a,64bを相互に固定して構成されている。そして、軸ハリ用ゴムブッシュ10は、それらアウタ分割体14a,14bが半筒部材64a,64bの対向間で挟み込まれて、ハウジング部62に対して挿入状態で嵌着されるようになっている。
さらに、アウタ分割体14a,14bの対向方向が車両前後となるように軸ハリ用ゴムブッシュ10の向きが設定されており、アウタ分割体14a,14bの対向方向外側から半筒部材64a,64bが重ね合わされる。本実施形態では、半筒部材64aの対向内面に図示しない位置決め凸部が形成されており、この位置決め凸部がアウタ分割体14bの位置決め孔34に挿通されることにより、軸ハリ用ゴムブッシュ10をハウジング部62に対して位置決めする位置決め手段が構成されるようになっている。このように、ハウジング部62が前後一組の半筒部材64a,64bで構成された分割構造とされていることにより、アウタ分割体14a,14bがハウジング部62に対して簡単な作業で取り付けられる。
加えて、それぞれ半周に満たない周方向長さで形成されたアウタ分割体14a,14bが前後に対向して配置されており、前後一組の半筒部材64a,64bがそれらアウタ分割体14a,14bに対して対向方向外側から重ね合わされて取り付けられる。それ故、半筒部材64a,64bの周方向端部の角がアウタ分割体14a,14bの外周面に接触して、かじりによってアウタ分割体14a,14bが損傷するのも回避されている。
また、軸ハリ用ゴムブッシュ10のインナ軸部材12は、軸方向両端に設けられた取付部22が、ボルト孔24に挿通される図示しない取付ボルトによって、台車フレーム50に取り付けられる。
このように、軸ハリ用ゴムブッシュ10のインナ軸部材12が台車フレーム50に取り付けられると共に、アウタ分割体14a,14bが車輪52側である軸ハリ60に取り付けられることにより、車輪52が台車フレーム50に対して軸ばね58と軸ハリ用ゴムブッシュ10を介して相互に弾性連結される。そして、車輪52が軸ばね58の変形を伴って上下に変位する際に、インナ軸部材12を中心とする軸ハリ60の揺動が本体ゴム弾性体16の弾性変形によって許容されて、振動および衝撃が吸収されるようになっている。
また、軸ハリ用ゴムブッシュ10には、車両前後方向の圧縮および引張荷重も入力されるが、一組のアウタ分割体14a,14bが車両前後方向で相互に対向しており、車両前後の入力に対しては、本体ゴム弾性体16の圧縮ばねおよび引張ばねが支配的に作用する。その結果、本体ゴム弾性体16の耐久性の向上が図られると共に、圧縮ばねおよび引張ばねによる比較的に硬いばね特性が得られることから、アウタ分割体14a,14bに窓部30や開口部36を形成することによって、ばね特性を大きな自由度でチューニングすることができる。なお、鉄道用車両の走行時には、ストッパ26がハウジング部62の内周へ離れた状態に保持されて、本体ゴム弾性体16の弾性変形による線形ばね特性が得られるようになっている。
ところで、台車フレーム50には、ブレーキ装置66が設けられており、車輪52の外周面に前後何れか一方からブレーキシュー68を油圧などによって押し当てることで、車輪52の回転が制動されるようになっている。このように、本実施形態の台車48において、ブレーキ装置66は片ブレーキとされている。
そして、例えば、ブレーキシュー68が車輪52に対して車両前方から押し当てられると、軸ハリ60に対して後ろ向きの力が作用することから、軸ハリ60が後方へ変位せしめられて、インナ軸部材12がアウタ分割体14a,14bの対向方向で相対変位せしめられる。ここにおいて、軸ハリ用ゴムブッシュ10では、かかるインナ軸部材12とアウタ分割体14a,14bの相対変位量が、ストッパ26とハウジング部62(半筒部材64b)との当接によって制限されるようになっている。
すなわち、ストッパ26は、インナ軸部材12から半筒部材64bに向かって突出するように配置されており、窓部30を通じて半筒部材64bと前後に対向している。そして、車両の制動時に半筒部材64bがインナ軸部材12に対して大きく相対変位すると、インナ軸部材12と半筒部材64bがストッパ26を介して当接することで、インナ軸部材12とハウジング部62ひいてはアウタ分割体14a,14bの前後径方向での相対変位量が制限される。このような変位制限機構が設けられていることにより、本体ゴム弾性体16の弾性変形量が制限されて、本体ゴム弾性体16の過大な変形による損傷が回避されるようになっている。
本実施形態では、軸ハリ用ゴムブッシュ10がハウジング部62に対して位置決め手段で相対的に位置決めされていることから、ストッパ26の突出方向が車両前後方向に精度良く設定されている。これにより、ストッパ26による変位制限作用を安定して得ることができて、目的とする特性と耐久性が実現される。
また、上述の如き変位制限機構を構成するために、本体ゴム弾性体16には、ストッパ26を収容するポケット部40が形成されており、本体ゴム弾性体16においてインナ軸部材12とアウタ分割体14aとをつなぐ部分のゴムボリュームが小さくなっている。ここにおいて、アウタ分割体14bの周方向両端部に開口部36が形成されており、本体ゴム弾性体16においてインナ軸部材12とアウタ分割体14bとをつなぐ部分のゴムボリュームが小さくされている。このような開口部36を形成することにより、インナ軸部材12とアウタ分割体14bの径方向間のゴムによって発揮されるばねが調節されており、車両前後の両側において目的とするばね特性を得ることができる。
特に、インナ軸部材12とアウタ分割体14aの径方向間のゴムによって発揮されるばねが、窓部30およびポケット部40の形成によって小さくなり易いが、開口部36,36を設けてインナ軸部材12とアウタ分割体14bの径方向間のゴムによって発揮されるばねを低減することにより、車両の前後で相互に近いばね特性を設定し易くなる。その結果、車両の制動時にストッパ26による変位制限を実現しながら、通常の走行状態では軸ハリ用ゴムブッシュ10における車両前後方向のばね特性を大きな自由度で調節することが可能となって、優れた弾性連結性能を得ることができる。
しかも、ストッパ26が配されたポケット部40と、ポケット部40の開口に対応する窓部30は、軸方向および周方向で部分的に開口しており、ポケット部40の周囲がアウタ分割体14aの窓部30の周囲に加硫接着されている。これにより、窓部30およびポケット部40を周方向に外れた部分だけでなく、窓部30およびポケット部40を軸方向に外れた部分においても、本体ゴム弾性体16がインナ軸部材12とアウタ分割体14aの径方向間をつなぐように配されている。それ故、それらインナ軸部材12とアウタ分割体14aの間で本体ゴム弾性体16のばねが比較的に大きく発揮されるようになっており、本体ゴム弾性体16の前後のばねをより調節し易くなっている。
また、開口部36がアウタ分割体14bの周方向端部に形成されていることから、開口部36をより簡単に形成することができる。特に、本実施形態では、アウタ鍔部28,28を含むアウタ分割体14bの軸方向全長に亘って開口部36が形成されていることから、アウタ分割体14b全体の周方向長さを短くすることで開口部36を極めて容易に形成することができる。
さらに、本実施形態では、開口部36,36の開口面積の合計が窓部30の開口面積よりも大きくされており、それによって前後のばねがより近くなるように設定されている。蓋し、本実施形態では、窓部30が略上下中央において略車両前後方向に開口して形成されている一方、開口部36,36がアウタ分割体14bの周方向端部に形成されて、車両の前後方向に対して上下に外れた位置に設けられているからである。
また、車輪52の上下動などによって軸ハリ用ゴムブッシュ10に周方向のねじり荷重が入力される際に、ストッパ26の突出先端面および周方向端面が本体ゴム弾性体16から露出しており、ストッパ26による本体ゴム弾性体16の圧縮が生じ難くなっている。それ故、周方向のばねが圧縮成分によって硬くなり過ぎるのを防ぐことができて、台車48におけるサスペンション特性のチューニング自由度などを有利に得ることができる。
図9〜11には、本発明に係る軸ハリ用筒形弾性連結装置の第二の実施形態としての軸ハリ用ゴムブッシュ70を示す。軸ハリ用ゴムブッシュ70は、インナ軸部材12とアウタ分割体72a,72bが本体ゴム弾性体74によって相互に弾性連結された構造を有している。なお、以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。
本実施形態のアウタ分割体72aは、第一の実施形態のアウタ分割体14aと略同一とされており、さらにアウタ分割体72aとアウタ分割体72bが互いに略同じ形状とされている。すなわち、アウタ分割体72aとアウタ分割体72bの周方向長さが互いに略同じとされていると共に、アウタ分割体72bには、アウタ分割体72aの窓部30と略同じ開口面積と開口形状を有する開口部76が、軸方向および周方向の中央部分に形成されている。これにより、アウタ分割体72aとアウタ分割体72bが、本体ゴム弾性体74の外周面に加硫接着されて、径方向で相互に対向して配置された状態では、窓部30と開口部76が径方向で前後逆側に配置されており、前後径方向で相互に対向する部分に設けられている。
また、本体ゴム弾性体74には、肉抜凹所78が形成されている。この肉抜凹所78は、ポケット部40と略同じ開口面積および開口形状で本体ゴム弾性体74の外周面に開口する凹所であって、ポケット部40に対して径方向で対向する反対側に形成されている。そして、本体ゴム弾性体74の外周面にアウタ分割体72bが固着されることにより、肉抜凹所78がアウタ分割体72bの開口部76を通じて外周へ開放されている。これにより、本体ゴム弾性体74は、前後両側に略同じ凹所を備えて、アウタ分割体72a,72bに対して略同じ態様で固着されており、前後方向のばねが相互に略等しくされている。
このように、軸ハリ用ゴムブッシュ70では、アウタ分割体72aの周方向中間部分に窓部30が形成されていると共に、アウタ分割体72bの周方向中間部分に開口部76が形成されている。それ故、窓部30の形状や大きさに対する前後ばね特性への影響と、開口部76の形状や大きさに対する前後ばね特性への影響が近くなって、前後両側のばね特性の調節が簡単になる。特に、窓部30と開口部76が径方向で対向する位置に配置されていることにより、それら窓部30と開口部76の形状や大きさがばね特性に及ぼす影響が相互により近くなって、前後ばねの調節がより容易になる。
さらに、窓部30と開口部76が略同じ形状と大きさで形成されて、アウタ分割体72aとアウタ分割体72bが相互に略同じ形状とされていることにより、前後両側のばねを相互に近い特性で設定することがより容易になる。したがって、前後方向の振動入力に対して優れた特性を得ることができる。
しかも、本体ゴム弾性体74には、外周面に開口するポケット部40が形成されて、ポケット部40が窓部30を通じて外部に開放されていると共に、ポケット部40と対応する肉抜凹所78が形成されて、肉抜凹所78が開口部76を通じて外部に開放されている。これらにより、前後方向において本体ゴム弾性体74のばねがより精度よく互いに略同じとされることから、前後で等しいばね特性を設定する場合には、目的とするばね特性を簡単かつ高度に実現することができる。
なお、窓部30と開口部76の形状や大きさを相互に異ならせたり、ポケット部40と肉抜凹所78の形状や大きさを相互に異ならせることにより、前後方向のばねを互いに異なる特性に適宜チューニングすることも可能である。
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、アウタ分割体14bに形成される開口部の構造は、実施形態の具体的な記載によって限定的に解釈されるものではない。すなわち、軸方向や周方向の中間部分に複数の開口部が形成されていても良いし、周方向何れかの端部にのみ開口部が形成されていても良い。また、開口部は、アウタ分割体14bの周方向端部と周方向中間部分の両方に形成することもできる。
また、ストッパ26は必ずしもインナ軸部材12に直接固定されている必要はなく、インナ軸部材12に対して本体ゴム弾性体16を介して弾性連結されていても良い。さらに、ストッパ26はインナ軸部材12に一体で形成されていても良い。
また、位置決め孔は必須ではなく、第二の実施形態のように省略しても良いし、孔以外の位置決め構造を採用することもできる。さらに、位置決め孔の形成位置も特に限定されるものではなく、例えば、第二の実施形態において、開口部76や窓部30を外れた部分に位置決め孔を形成することもできる。
また、軸ハリ用ゴムブッシュ10のハウジング部62への取付け方向は例示であって、例えば、ブレーキシュー68の押当て方向が前記実施形態と前後逆向きの場合には、ストッパ26の突出方向も逆向きに設定される必要があり、軸ハリ用ゴムブッシュ10のハウジング部62への取付け方向が逆向きになる。
10,70:軸ハリ用ゴムブッシュ(軸ハリ用筒形弾性装置)、12:インナ軸部材、14,72:アウタ分割体、16,74:本体ゴム弾性体、26:ストッパ、30:窓部、34:位置決め孔(位置決め手段)、36,76:開口部、40:ポケット部、50:台車フレーム、60:軸ハリ、62:ハウジング部、64:半筒部材、78:肉抜凹部

Claims (8)

  1. インナ軸部材の外周に軸直角方向で対向する一組のアウタ分割体が配されて、それらインナ軸部材と一組のアウタ分割体とが本体ゴム弾性体によって相互に弾性連結されており、該インナ軸部材が鉄道用車両の台車フレームに取り付けられると共に、該一組のアウタ分割体が軸ハリの一端に設けられた筒状のハウジング部に取り付けられることにより、該台車フレームと該軸ハリを弾性連結する軸ハリ用筒形弾性連結装置において、
    前記本体ゴム弾性体には外周面に開口するポケット部が形成されており、前記一組のアウタ分割体の何れか一方に貫通形成された窓部を通じて該ポケット部が外部へ開放されていると共に、該ポケット部には前記インナ軸部材によって支持されたストッパが配されており、該ストッパが該窓部を通じて前記ハウジング部と軸直角方向に離れて対向配置されて、該ストッパと該ハウジング部との当接によって該インナ軸部材と該一組のアウタ分割体の相対変位量を制限する変位制限機構が構成される一方、
    該一組のアウタ分割体の何れか他方には開口部が形成されており、該本体ゴム弾性体が該ポケット部と反対側において該開口部を通じて外部に露出せしめられていることを特徴とする軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  2. 前記開口部が何れか他方の前記アウタ分割体の周方向端部に形成されている請求項1に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  3. 前記開口部の開口面積が前記窓部の開口面積よりも大きくされている請求項2に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  4. 前記開口部が何れか他方の前記アウタ分割体の周方向中間部分に形成されている請求項1に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  5. 前記開口部が前記窓部と同じ開口形状および開口面積で形成されていると共に、該開口部が該窓部に対して軸直角方向に対向する位置に配置されている請求項4に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  6. 前記本体ゴム弾性体には外周面に開口する肉抜凹所が形成されており、該肉抜凹所が前記開口部を通じて外部へ開放されている請求項4または5に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  7. 前記ハウジング部が前後一組の半筒部材で構成されており、該ハウジング部の該前後一組の半筒部材が前記一組のアウタ分割体に対して対向方向の外側からそれぞれ重ね合わされて取り付けられる請求項1〜6の何れか一項に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
  8. 前記一組のアウタ分割体の少なくとも一方と前記ハウジング部を周方向で相互に位置決めする位置決め手段が設けられている請求項1〜7の何れか一項に記載の軸ハリ用筒形弾性連結装置。
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