JP6391482B2

JP6391482B2 - 防振装置

Info

Publication number: JP6391482B2
Application number: JP2015014952A
Authority: JP
Inventors: 広樹柏原
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2016138625A

Description

本発明は、車両用、特に鉄道車両に好適に用いられる防振装置に関するものである。

従来、鉄道車両の軸ばねや、枕ばねを支持する位置には、特許文献１に記載されるように、高周波振動を吸収するための防振装置が設置されている。具体的な構成としては、図１０に示すように、防振装置は、ゴム状弾性体２０の上端及び下端に金属製の支持板２１及び２２が一体成形された構造とされる。

特開２００４−１６１４号公報

しかしながら、上記防振装置では、使用によってゴム状弾性体が劣化した後は、支持板ごと交換する必要があり、その分コストが高くなるといった問題があった。また、防振装置としてのサイズ及び使用するゴム状弾性体が同じ場合、上下方向（圧縮方向）、前後左右方向（せん断方向）及びこじり方向のばね特性はおのずと決定するため、各方向のばね特性を調整可能な防振装置が望まれていた。

そこで、本発明においては、支持板を再利用可能で、防振装置としてのサイズを変えずに圧縮方向、せん断方向及びこじり方向でばね特性を調整可能な防振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様としての防振装置は、上支持板及び下支持板と、前記上下支持板に固着されることなく、上下支持板の間に介装されたゴム状弾性体とを備え、前記ゴム状弾性体は、上下支持板の径方向中央に配置される第１弾性体と、前記第１弾性体よりも径方向外方に配置される第２弾性体とからなり、前記上下支持板において、それぞれ上下支持板の相対的な位置ずれを規制する規制部が設けられ、前記規制部は、上支持板に設けられた上規制部と、下支持板に設けられた下規制部とからなり、前記上規制部と下規制部とが、上下支持板の径方向に交互に配置されたことを特徴とする。

上規制部及び下規制部は、防振装置に最大荷重がかかったときの上下支持板間の長さよりも短くなるように、かつ、防振装置を正面視したときに、上規制部と下規制部の一部が互いに重なり合うように形成することができる。

また、第２弾性体は、前記第１弾性体の周りを多重に囲むように配置された複数の環状弾性体からなり、環状弾性体間に規制部が配置された構成とすることができる。

また、ゴム状弾性体を構成する各弾性体のうち、少なくとも一の弾性体の上下方向長さが他の弾性体の上下方向長さと異なるように形成することもできる。さらに、ゴム状弾性体を構成する各弾性体のうち、少なくとも一の弾性体は、他の弾性体と異なる硬度の材料で形成することも可能である。

本発明では、ゴム状弾性体を第１弾性体と第２弾性体とから構成し、上下支持板に規制部を設けたため、ゴム状弾性体を上下支持板に固着しなくとも、上下支持板が相対的な位置ずれを起こすおそれがなく、上下支持板を回収して再利用することが可能となる。さらに、第１弾性体及び第２弾性体の形状を変更することで、圧縮方向、せん断方向及びこじり方向のばね特性をそれぞれ独立して調整することが可能となる。

第１実施形態の防振装置を示す縦断面図図１の第１弾性体を示す平面図図１の第２弾性体を示す平面図第２実施形態の防振装置を示す縦断面図第３実施形態の防振装置を示す縦断面図防振装置の荷重−圧縮方向変位曲線を示すグラフ防振装置の荷重−せん断方向変位曲線を示すグラフ防振装置のトルク−変位角曲線を示すグラフ第２実施形態の変形例を示す縦断面図従来の防振装置を示す縦断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１は、第１実施形態の防振装置を示す縦断面図である。図示のように、本実施形態の防振装置は、上支持板１及び下支持板２と、上下支持板１，２の間に介装されたゴム状弾性体３とを備える。ゴム状弾性体３は、上下支持板の径方向中央に配置される第１弾性体４と、第１弾性体４よりも径方向外方に配置される第２弾性体５とからなる。

図１〜図３に示すように、第１弾性体４は、略円柱状に形成されており、第２弾性体５は、断面が略楕円形状の環状体として形成される。第１弾性体４は、断面矩形形状の隅部にＲ加工が施された形状とされている。また、第１弾性体４と、第２弾性体５とは、上下方向長さ（高さ）が同じになるように形成される。

各弾性体４，５の断面形状は、円形、楕円形、隅部にＲ加工が施された矩形形状などのようにエッジレス形状とすることで、各弾性体４，５が弾性変形しやすくなり、ばね特性を調整することができる。

第１弾性体４と、第２弾性体５とはそれぞれ別に加硫成形される。ゴム状弾性体を一つの塊として加硫成形する場合に比べて、第１弾性体４と、第２弾性体５とを別々に加硫成形することにより、体積が小さくなる分、熱回りが良好となり、加硫時間を短縮することが可能となり、ゴム状弾性体３の生産性を高めることができる。

上支持板１及び下支持板２は、ともに円盤状に形成されており、上下支持板の相対的な位置ずれを規制する規制部６が設けられる。規制部６は、上規制部７と、下規制部８とから構成される。上支持板１には上規制部７が設けられ、下支持板２には下規制部８が設けられる。上規制部７は、上支持板１の下面から下方に向けて形成された環状の突条部であり、その内径は第１弾性体４の最外径とほぼ同径とされ、上支持板１の中心と同心とされる。さらに、上規制部７の外径は第２弾性体５の内径とほぼ同径とされる。また、下規制部８は、下支持板２の上面から上方に向かって形成された環状の突条部であり、その内径は第２弾性体５の最外径とほぼ同径とされ、下支持板２の中心と同心とされる。

上述のごとく、上規制部７は、第１弾性体４の最外径部分に接する位置、いいかえれば、第１弾性体４と、第２弾性体５の間の境界位置に形成される。そして、下規制部８は、第２弾性体５の最外径部分に接する位置に形成される。すなわち、上下支持板の径方向に上規制部７と下規制部８が交互に配置される。上規制部７及び下規制部８は、上下方向長さが第１弾性体４及び第２弾性体５の上下方向長さよりも短くなるように形成される。これにより、上下規制部７，８の先端が、対向する支持板に接触することがなく、防振効果が損なわれることがない。

また、上下規制部７，８は、防振装置を正面視したときに、上規制部７と下規制部８の一部が互いに重なり合う長さとするのが好ましい。図１に示すように、上規制部７と下規制部８の一部が互いに重なり合う部分ＯＬを設けるのが好ましい。これにより、ゴム状弾性体３が破損した状態で水平方向に力が加わった場合であっても、上規制部７が下規制部８に確実に接触するため、上支持板１が下支持板２から脱離するおそれがない。

防振装置を組み立てるときは、下規制部８内に第２弾性体５を嵌めいれ、さらに、下支持板２の中央に第１弾性体４を設置する。これにより、第１弾性体４を囲むように第２弾性体５が配置される。その状態で、上規制部７を第１弾性体４と第２弾性体５の間に挿入するようにして、上支持板１をゴム状弾性体３の上に被せる。これにより、第１弾性体と第２弾性体との間に隙間なく、上規制部が挿入され、上下支持板１，２の軸中心ＣＡが一致した状態で防振装置を組み立てることができる。

上記構成の防振装置は、軸ばねや枕ばねの下に設置して使用される。防振装置は、常時、上下方向Ｃに圧縮力が作用して予圧状態で使用される。水平方向Ｓに外力が加わった場合には、上規制部７と下規制部８の間に介在する第２弾性体５が圧縮されて外力を吸収しつつ上支持板１と下支持板２とは水平方向Ｓに相対的に変位する。

外力が除かれた時点で圧縮された第２弾性体５の反発力によって上下支持板１，２は軸中心ＣＡが一致した状態に復帰する。このとき、上下支持板１，２は、上下方向Ｃに与圧されているため、上規制部７が第２弾性体５を乗り越えて上支持板１が下支持板２から脱離するおそれはない。

以上説明したように本実施形態の防振装置は、ゴム状弾性体３が上下支持板１，２に固着されていないにもかかわらず、良好な防振効果を発揮する。また、第１弾性体４及び第２弾性体５の形状、大きさ、硬度等を変更することで、圧縮方向Ｃ、せん断方向Ｓ及びこじり方向Ｐのばね特性を調整することが可能となる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の防振装置を示す縦断面図である。本実施形態では、第１弾性体の高さと、第２弾性体の高さとが異なるようにした点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされている。具体的に、本実施形態では、第１弾性体４の高さが第２弾性体５の高さよりも低くなるように形成している。

上記構成によれば、荷重によって上支持板１が変位する途中でばね定数が大きくなるような非線形のばね特性を持たせることが可能となり、外部からの衝撃力を効果的に緩和することができる。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の防振装置を示す縦断面図である。本実施形態では、第１実施形態における第１弾性体の形状を変更した点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされている。具体的に、本実施形態では、第１弾性体４の形状を略球形状とし、高さは第２弾性体５と同じとしている。これにより、本実施形態の防振装置の上下方向Ｃに荷重をかけた場合、第１弾性体４は第１実施形態に比べてより弾性変形しやすくなる。

以下、実施例を挙げて本発明について更に詳細に説明するが、本発明をその要旨を越えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。本実施例では、上記実施形態１〜３で作製した防振装置を用い、これら防振装置に荷重又はトルクをかけたときのばね特性を図６〜８に示す。なお、各防振装置の第１弾性体及び第２弾性体としては、同じ材質の弾性体を用いている。

また、図６〜８では防振装置の上下方向（圧縮方向）に一定荷重をかけた状態を初期状態とし、そこにさらに荷重又はトルクをかけたときの変位又は変位角の変化を示す。図６〜８中、実線は第１実施形態の防振装置（以下、試供品１）を、鎖線は第２実施形態の防振装置（以下、試供品２）を、一点鎖線は第３実施形態の防振装置（以下、試供品３）のばね特性をそれぞれ示す。

図６は、防振装置の上下方向（図１に示す圧縮方向Ｃ）に荷重をかけたときの、上支持板の上下方向の変位量と、荷重の関係を示すグラフである。図７は、防振装置の左右方向（図１に示すせん断方向Ｓ）に荷重をかけたときの、上支持板と下支持板との相対的な水平方向変位量と、荷重の関係を示すグラフである。図８は、上支持板の左右で異なる力を付加することによって、こじる方向Ｐ（図１参照）に上支持板にかかるトルクと、上支持板が水平状態から傾斜した変位角との関係を示すグラフである。

図６〜８に示すように、試供品１〜３の左右方向のばね特性はほぼ同じであるのに対して、防振装置の上下方向のばね特性及び防振装置のこじり方向のばね特性はそれぞれの防振装置で異なる。このように、第１弾性体と第２弾性体とで高さを変えたり、形状を変えることによって、圧縮方向、せん断方向及びこじり方向のばね特性を調整することが可能となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、第１〜第３実施形態においては、第１弾性体及び第２弾性体は、同じ材料のゴム状弾性体で形成されたものを用いているが、これに限らず、それぞれ異なる硬度の材料で形成することもでき、これによっても、圧縮方向、せん断方向及びこじり方向のばね特性を調整することが可能となる。さらに、第１弾性体は、略円柱状や球状などの中実形状に限らず、内部空間を形成したり、筒状にする等、中空形状とすることも可能である。

また、第１〜第３実施形態において、第２弾性体を、第１弾性体の周りを多重に囲むように配置された複数の環状弾性体から構成し、環状弾性体間に規制部を配置することも可能である。具体的な変形例を図９に示す。図示のごとく、本変形例では、第２実施形態における第２弾性体５を、第１弾性体４の周囲を囲むように配置される内環状弾性体９と、内環状弾性体９の周囲を囲むように配置される外環状弾性体１０とから構成するように変形している。

本変形例では、規制部６として、第１弾性体４の最外径部分に接する位置、いいかえれば、第１弾性体４と、内環状弾性体９の境界位置に第１下規制部８ａが形成される。そして、内環状弾性体９の最外径部分に接する位置、いいかえれば、内環状弾性体９と、外環状弾性体１０との境界位置に上規制部７が形成される。さらに、外環状弾性体１０の最外径部分に接する位置に第２下規制部８ｂが形成される。

本変形例では、内環状弾性体９及び外環状弾性体１０は同じ高さに形成され、第１弾性体４はそれよりも高さが低くなるように形成されている。上述のごとく、第２弾性体を複数の環状弾性体から構成することによって、圧縮方向Ｃ、せん断方向Ｓ及びこじり方向Ｐのばね特性をより容易に調整することが可能となる。

１上支持板
２下支持板
３ゴム状弾性体
４第１弾性体
５第２弾性体
６規制部
７上規制部
８下規制部
９内環状弾性体
１０外環状弾性体
ＣＡ中心軸

Claims

上支持板及び下支持板と、前記上下支持板に固着されることなく、上下支持板の間に介装されたゴム状弾性体とを備え、前記ゴム状弾性体は、上下支持板の径方向中央に配置される第１弾性体と、前記第１弾性体よりも径方向外方に配置される第２弾性体とからなり、前記上下支持板において、それぞれ上下支持板の相対的な位置ずれを規制する規制部が設けられ、前記規制部は、上支持板に設けられた上規制部と、下支持板に設けられた下規制部とからなり、前記上規制部と下規制部とが、上下支持板の径方向に交互に配置されたことを特徴とする防振装置。
前記上規制部及び下規制部は、防振装置に最大荷重がかかったときの上下支持板間の長さよりも短くなるように、かつ、防振装置を正面視したときに、上規制部と下規制部の一部が互いに重なり合うように形成されたことを特徴とする請求項１記載の防振装置。
前記第２弾性体は、前記第１弾性体の周りを多重に囲むように配置された複数の環状弾性体からなり、環状弾性体間に前記規制部が配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の防振装置。
前記ゴム状弾性体を構成する各弾性体のうち、少なくとも一の弾性体の上下方向長さが他の弾性体の上下方向長さと異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の防振装置。
前記ゴム状弾性体を構成する各弾性体のうち、少なくとも一の弾性体は、他の弾性体と異なる硬度の材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の防振装置。