JPH01229135A - 可変強度ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は強度変化式ばねで、管状体でその内部に該管状
体に対して凹形かつ同軸の対比７−１・が位置する該管
状体と、上記管状体内へ同軸的に係合するエラストマ材
製のリングであって上記対比シート方向へ向いたチェッ
ク面を備えた該リングと、該チェック面に対して反対側
の弾性リング内に固定して係合さ、＋する接続中子とか
ら成るものに関する。

〔従来の技術〕

上記タイプのはねは相当な静荷重変動を女子りする輸送
車両、例えば鉄道車両のサス投ンションを実現する上で
特に適していることが知られている。

上記用途に付されるはねは本τ↓的な特徴とじてそれが
支持すべき静荷重の増加により大きな剛性を有しなけ牙
１ばならないことが観察さねて（・る。

鉄道車両のサスベンンヨンのふるま（・を考慮するとば
ねは車両に荷がなかったり（各ばねにはほぼ８００−９
００に９に等しい荷重が作用する）運搬荷重が比較的小
さな重量であるばあいには比較的小さな剛性な元す必要
がある。このことは特に線路間のフロック（ｆｒｏｇ）
に関して不可避的な不均一さのために定行中に車輪及び
レール間の不都合な離脱が生ずる危険を回避するために
必要な条件である。わずかな静荷重条件のばあいには同
様にして走行中に車輪が支える衝撃が全体として懸架質
量に送らねることを回避するためにばねの強度が低いこ
とが不可欠である。

逆に静荷重が相当な値（４２００−４８００ｋｇ　）で
あるばあいにはばねは高い強度を有することによって、
静負荷が変化する状況にお（・てばね矢（ｓｐｒｉｎｇ
ｓ　ａｒｒｏｗ　）の過大な変化、従って車両中心重量
の過大な垂直運動に対応しないようにイる必要がある。

以上の必要を充たすために本質的構成部分として成形弾
性リングを備えたばねが使用される。すなわち、この成
形弾性リングは適当な剛性のエラストマ材料で実現さね
、管状体内側へ固定的かつ同軸的に保合される。

管状体はその内部に管状体内側の円筒壁と接続する凹形
対比シートを同軸的に提供するように成形される。かか
る対比シートは弾性リング方向に向き該リングに対し適
当な間隔をもっている。

弾性リング内にはまた接続中子が同定的に係合していて
その締付部分は上記対比シートとは反対側において該リ
ングから突出している。

ばねの組立ては管状体か接続中子の何ねかを夫々相対運
動の部品、即ち懸架質量及び車両の非懸架質量に固定す
る。かかる状態でばねに送らねる荷重はその結果として
生ずるリングの弾性変形により妨げらハる。

種々のばね組立部品に対して適当な方法を選ぶことによ
って上記ばねに対して一定の限界内で静荷重の増大によ
り大きくなる剛性を保証することが可能になる。

この解決法のばあ（・、ばねが比較的小さな荷重を支え
なけねばならないときには変形リングの部分全体はほぼ
せん断応力を受けるよう配慮される。

かかる状態では弾性リングは荷重の変動の作用に比較的
高い変形を蒙り、ばねはその値が一定の荷重範囲内でほ
ぼ一定に留まる比較的小さな剛性を示す。こねらの範囲
内で弾性リングは変形して上記管状体内に設けらねた対
比シートと干渉することなく管状体内を運動する。荷重
が上記限界を超えて大きくなると、弾性リングは自ら変
形して適当に成形したそのチェック面により上記対比シ
ートと累進的に接触することになる。

かかる状態で弾性リングもまた圧縮さねて応力は少しづ
つ大きくなる一方、対比面はそれ以上の変形を阻止する
。このことによって増大荷重によるばね剛性の相当な増
大が測定されろ。

公知のばねは静荷重の増大により剛性変動を得ることが
できるけわとも今日に至るまで完全に満足のゆ（挙動を
示してはいないということが知らわている。実際、以上
述べたところから明らかなように、上記ばねの剛性は該
ばねが所定値を超えた後にはじめて荷重の増大により実
質上増大する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の主な目的は、以上の欠点を除去して、比較的小
さな荷重を支える必要があるばあいにも強度の変化する
ばねを実現することである。

以下の詳細な説明よりよく理解できると思わねるが、こ
の目的ならびにその他の目的は以下のものを含む強度変
化式ばねによりほぼ達成することができる。すなわち、 管状体で同管状体内部に凹形と同軸上となった対比シー
トが存在する該管状体、 管状体内に同軸的に係合さね上記対比シート方向に向い
たチェック面を備えた弾性リング、支持面に対して反対
側で弾性リング内に固定的に保合された接続中子、 とを備え、 ■　弾性リングの内側方向へ延びる周辺溝で上記弾性リ
ングの長手方向の長さ上に管状体と関連してかつ対比シ
ートに対して反対側上に配置された第１の部分と、管状
体内にスライド係合した第２の部分とを略画成させる該
周辺溝と、 ■　上記第２の部分の外周長さ上に配置された清適縁部
と、 ■　管状体内側に格納されたストン・ξ領域であって、
該ストッパ領域が上記清適縁部と干渉しあうようにする
ことにより、接続中子が所定限界を超えて管状体方向に
変位したと思われるときに第２の部分の送りを停止させ
る該ストン・ξ領域と、 を備えた可変強度ばねである。

その他の特徴と利点は以下の叙述より十分理解できるは
ずであるが、それは本発明の可変強度ばねの望ましい実
施例を示すものではあるが、唯一の実施例を示すもので
はない。図面は例解的に示したもので本発明を限定する
趣旨ではなく参照数字１は長手力向二等分面に従い断面
を示したばねを示す。

〔実施例〕

図面について述べると参照数字１は全体として本発明の
可変強度ばねを示したものである。ばね１は円形の管状
体２を備え、該管状体２は接続フランジ３を備え、該フ
ランジ３により管状体２を線路貨車の非懸架質量に固定
することが可能となる。

管状体２内側にはそね自身の端部と一致して対比シート
（ｃｏｎｔｒａｓｔ　５ｅａｔ　）　４と内側円筒面５
が同軸的に格納される。

もともと対比シート４と内側円筒形面５との間にはスト
ッパシート６が設けられ該シート６は管状体２の内側を
径方向に延びているが、その目的は以下に示す通りであ
る。

管状体２の内側には適度な剛性のエジストマ材料製の弾
性リング７が同軸状に係合しており、該リングは外側か
ら内側へ向って径方向に延びる溝８を備えても・る。

実（染上、上記溝８は弾性リング７の長手方向長さを第
１と第２の部分７ａ、７ｂに分割する。

望ましい実施例を考えたばあい、溝８はリング７の長手
方向長さ上で、リング部分７の領域が第１と第２の部分
７ａ、７ｂどうしで等分されるような位置に決められて
いる。

溝８の深さと該溝附近の弾性リング７の厚さどうしの比
値は０４〜０６の間にあることが望ましい。溝８の幅は
ばね１の適当な作用が行わねるうえでさほど重要ではな
い。しかしながら、弾性リング７の破裂が生じる大きな
危険のある箇所を避けるために溝８はリングツ内部で適
当な接続端８ａにより終了するようにしである。

第１の部分７ａは管状体２に固定され対比シート４に対
して反対側に配置される。正確にいえば上記第１の部分
７ａはラバーメタル接続によりフランジ９に固定さね、
該フランジ９自体は管状体２に固定される。

第２の部分７ｂは対比シート４方向に向けられた適当な
成型形状のチェック面１０を有している。

上記対比シート４は外側方向に環状の剛性要素１１を備
え、同要素はラバーメタル接続部により上記対比シート
４に固定される。

環状要素］１は内側の円筒形面５に沿ってスライド９的
に係合し、ストッパシート６に対置さね所定尺度により
上記ストン・ξシートから間隔をお（・た有利なみぞ辺
縁部１２を有している。

また、環状要素１１と管状本体２の内側円筒形面５との
間には低摩擦係数材料により作らＪまた２つもしくはそ
わ以上のフライ１−゛リング１３が介在するようにしで
ある。

更に、ばね１は接続中子１４を備え、同中子１４はばね
１を貨車の懸架質量に接続する。すなわちこの接続中子
１４は弾性リング７の内側に固定される。

接続中子１４はう・ミーメタル接続により弾性リング７
の内側に固定係合した円錐台形（ｔｒｏｎｃｏ　−ｃｏ
ｎｉｃ　）要素により構成することが望ましい。更に、
弾性リング７と円錐台形要素１５との間の接続領域は管
状体２に固定されたフランジ９に対する第１部分７ａの
締付頭載とほぼ同一である。上記の円錐台形要素１５に
はポル）１６により接続部分１７が着脱自在に連絡して
℃・る。後者は弾性リング７上を径方向に延びる環状肩
１７ａと円錐台形要素１５に対して反対側に配置された
ネジ部分１７ｂを提示する。

以上本発明の構成について述べたので以下ばねの作用に
ついて述べる。

ばねが負荷を支えるばあいには、接続中子１４を管状体
２とは互いに接近し弾性リング７による作用によって対
トヒされる（突合さねる）。

もともと、ばね１が比較的軽量の物質の荷重を支えなけ
わばならないばあいは、接続中子１４及び管状体２間の
相互に接近する傾向は第１の部分７ａの弾性及作用によ
ってのみ対比される。上記第１の部分７ａはせん断り力
により変形する。第２の部分７ｂは内側円筒形面５に沿
い自由に摺動するため荷重の作用を全く対比させること
はない。

かかるばあ（・には、ばね１に送らねる定常負荷の変化
は接続中子１４と比較的高密度物質の管状体２との間の
相対的変位をひきおこすことになろう。

い℃・かえれば、ばね１は比較的低い剛性を示すことに
なろう。

負荷の増大により、管状体２内側に兄らねるみぞ辺縁部
１２のストッパシート６方向へ向かう累進的な接近が生
ずることになろう。この短（・局面においてばね１の剛
性は所定負荷値が得らねたときにみぞ辺縁部１２及びス
トッパシート６どうしが相互に接触するまで殆んど一定
のままに留まる。

ばね１に作用する負荷が上記値に達しそわを超過すると
、この負荷はまたせん断応力を受けた第２の部分７ｂの
変形により決定される作用と対比される。それ故、ばね
１に作用する負荷は弾性リング７の部分全体により作用
される弾性反発力と対比されろ（突合わさねる）ため、
ばね１の剛性は増大するように思われる。

そね故、ばね１に作用する負荷の増大によりチェック面
１０が添附図面自体のスケッチ線に輪郭を示すように対
比シート４と接触したときばね１の強度値は極度に大き
くなる。かかる状態では事実北、接続中子１４及び管状
体２どうじの相互接近もまた、対比シート４及び弾性リ
ング７どうして決定さねろ作用に基付き弾性リング７に
誘起される圧縮応力と対比さねろ。

チェック面１０と対比シート４とは負荷の増大により領
域が累進的に大きくなるに従い接触状態に入るような形
をしている。

上記の結果、上記圧縮応力は、従ってばね１の剛性は、
ばね１に作用する負荷の増大により累進的に大きくなる
。

本発明の効果は次の通りである。

実際、公知のばねはせん断応力の局面中に剛性が一定て
、またせん断応力及び圧縮の局面中に剛性が増加するが
、本発明のばね１の剛性は、せん断応力の開始局面中に
は第１の一定値を、第２のせん断応力局面中には上記第
１の値より大きな第２の一定剛性値を、またせん断応力
と圧縮の局面中は更に増大した剛性値を有することにな
る。

同様に、本発明のばねの剛性値はせん断応力局面中は公
知ばねの対応剛性値以下の値にほぼ維持さね、せん断応
力及び圧縮力の作業局面中ば該公知ばねと同じ値に達す
るようになっていることが判る。

また、上記したことは殊に低・中程度の負荷よりなる作
業条件において良好なばね動作を意味すると（・うこと
を理解されたい。

本発明は本発明を特徴づける発明思想を逸脱せずに可能
な変形変更を加えることができることは明らかである。

殊に、特定の必要条件を充たすために、溝８により隔て
られた多（の可動部分８が連続した多数のストッパ領域
６と干渉するようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の可変強度ばねの断面図。 １　可変強度ばね　　２・・管状体 ３・・・接続フランジ　　４・・対比シート５　円筒形
面　　　　７−弾性リング ８　溝　　　　　　　１１・環状要素 １４　　接続中子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管状体でその内部に凹形の、該管状体に対して同軸
   の対比形シートが形成された該管状体と、管状体に同軸
   的に係合され上記対比シート方向に向いたチェック面を
   備えた弾性リングと、チェック面に対して反対側におい
   て弾性リング内に固定的に係合された接続中子と、 を備えた可変強度ばねにおいて、 弾性リングの内側方向へ延びる周辺溝であって、上記弾
   性リングの長手方向の長さ上に管状体と関連してかつ対
   比シートに対して反対側上に配置された第１の部分と、
   管状体内にスライド的に係合した第２の部分とを略画成
   させる該周辺溝と、上記第２の部分の外周長さ上に配置
   された溝辺縁部と、 管状体内側に格納されたストッパ領域であって、該スト
   ッパ領域が上記溝辺縁部と干渉しあうようにすることに
   より、接続中子が所定限界を超えて管状体方向に変位し
   たと思われるときに第２の部分の送りを停止させる該ス
   トッパ領域と、 を備えることを特徴とする前記可変強度ばね。 ２、弾性リング部分の領域が上記第１及び第２の部分ど
   うしで略等しく２分されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のばね。 ３、溝の深さと該溝附近の弾性リングの厚さとの間の比
   率が０．４〜０．６の範囲にあり、上記溝が略径方向に
   延びることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ばね。 ４　上記溝辺縁部が、上記第２の部分に固定的に係合し
   た環状要素上に配置されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のばね。 ５、上記第２の部分及び管状体間に、低摩擦係数材料製
   のスライドリングの組が介在することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のばね。 ６、上記第１の部分が、接続中子及び弾性リング間の締
   付領域に等しい締付領域に対応して外見上管状体にリン
   クされることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のばね。 ７、上記剛性の環状要素及び管状体間に、低摩擦係数材
   料製のスライドリングの組が配置されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載のばね。