JPH04503994A - 車両用のロールばね - 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】 ＸｊＩｆ用のロールばね 技術分野 本発明は、所定の内部輪郭のばねケーシングと、該ばねケーシング内に嵌入され た、所定の外部輪郭のばね心棒とから構成される車両、特に鉄道車両用のロール ばねであって、前記ばねケーシングとばね心棒は。

該ばねケーシングと該ばｂ心棒との間の空間に配置されたゴムリングを介して、 垂直方向及び／又は軸線方向及び／又は横方向の力が作用する時に、垂直方向及 び／又は軸線方向及び／又は横方向のばね変位の範囲内でストロークしながら相 互に支えられるものに関する。

背景技術 この種のロールばねは１手入れ不要かつ低騒音であり、また十分な耐久性を有す るために、車両の上部車体とボギ一台車間の連結部を構成するところの軸ばね（ いわゆる１次ばね）及び揺動ばね（いわゆる２次ばね）として特に適している。

前記ロールばねは更に取付は容易であって、かつ利用性に優れており、そして（ 機関車のように）荷重変動のない又は（客車及び貨車のように）荷重変動を伴う 鉄道車両に特に適している。ゴムばｂに分類されるべきロールばねは、手入れ不 要の点において、スチールばねや空気ばねのような他の種層のばねよりも優れて いる。前記ロールばねは即座に稼働不能になることを阻止するとともに、良好な 非常動作特性を有している。ばねケーシングとばね心棒間の転勤面の輪郭、それ ら相互の配置並びにゴムリングの硬さに基づいて、様々な特性曲線を設定するこ とができ、その結果ロールばねの寸法を同一に維持しながら、様々な荷重に適応 させることができる。しかしながら欠点として、ロールばねの組立は比較的困難 であり、その際にゴムリングがすぐに破損することがある。それゆえ、ロールば ねの組立及び分解を工場において実施することを必然的に伴うところの特別な道 具が必要になる。

発明の開示 本発明の基礎とする課題は、冒頭に記載の形式のロールばねを改良することであ って、特別な補助手段を用いることなく容易に組立てることができるとともに、 必要な場合にはゴムリングに負荷をかけずに再び分解することもできるようなロ ールばねを開発することに前記設定された課題は、本質的には、前記ゴムリング が外リングと内リングの間に予圧縮されて配置されていて、その結果該各部材が １つのばｂ要素を構成しており、そして前記ばね要素が前記ばねケーシングと前 記ばね心棒との間に隙間ばめ、中間ばめ又は締りばめによって嵌入されるように 、前記外リングの外径と前記内リングの内径が定められていることによって解決 される。

本発明のロールばねによれば、前記ゴムリングは、もはや急激に膨張及び圧縮さ れながらばねケーシングとばね心棒との間で転勤せしめられることはない、同ゴ ムリングは単にばねケーシングとばね心棒との間で圧縮されるだけである。

本発明のロールばｂの組立及び不時の分解には、ロールばｂ全体の組込み及び取 り外しにも必要であるところの補助手段が必要とされるにすぎない。

本発明の改良によれば、前記外リング及び前記内リングはリングセグメントによ って構成されており、該リングセグメントは、膨張領域ないし収縮領域を介して 互いに結合していて、かつ前記ゴムリングの内周面及び／又は外周面に加硫され ている。

このようにｔＩＩＩｔされたロールばねの場合、ゴムリングの予圧縮により内側 のリングセグメントは開放される、もしくはより大きな内周位置へ移動せしめら れる。

その一方で外側のリングセグメントは予圧縮によってより小さな内周位置へ移動 せしめられる。

前記リング及び／又は前記リングセグメントが、前記ゴムリングの中心軸線に関 して、角度的に対称的に配置されていて、その結果内側のリングセグメントの一 様な開放及び／又は外側のリングセグメントの（４合によっては当接するまでの ）一様な閉鎖が生ずるならば特に有利である。これによってロールばねの動作中 にゴムリングの一様な応力が保証される４本発明のその他の改良によれば、前記 ゴムリングの前記内周面及び前記外周面にはそれぞれ４つのリングセグメントが 備えられている。この場合各リングセグメントは、各々の内周面及び外周面の約 ４分の１を占める。

好ましくは、前記内リングの前記リングセグメントは、前記ゴムリングを予圧縮 していない状態では分割線において互いにＰＡ接している。

本発明のその他の特徴によれば、前記外リングの前記リングセグメントは、前記 ゴムリングを予圧縮していない状態では、それぞれ１つの隙間ないし収縮領域に よって分層されている。ロールばね内にゴムリングを装着する場合、前記各リン グセグメントは、ゴムリングの外周の縮小により、隙間幅ないし収縮領域幅を縮 小させつつ互いに当接するまで移動せしめられるであろう。

ゴムリングの通常の寸法において、前記隙間ないし前記収縮領域の幅はゴムリン グの直径の少なくとも５ｘである。

本発明の有利な改良によれば、前記リングセグメントはウェブを介して前記ゴム リングの内周面ないし外周面と結合しており、前記ウェブの互いに向かい合う端 面ば凹面状に湾曲している。これによってリングセグメントが当接するまでの問 は、ゴム側では依然として空所が残されており、リングセグメントが相互に支持 される、つまり接触する時に初めて前記空所が閉じられることになる。

ゴムリングの荷重をできるかぎり小さく抑えるために、本発明のその他の改良で は、前記各ウェブの幅が中立域の幅にほぼ一致するようになっている。

ゴムリングは有利には本質的に円形の横断面を有している。しかしながら、ゴム リングがその内周面及び外周面においてリングセグメントを受け止めるための平 坦な環状面を有していることが目的に即している。

リングセグメントは本質的には取付は補助手段として利用されるので、ゴムリン グとリングセグメント閏の結合面は有利にはゴムリングの中立域内に位置してお り、その結果結合部は応力を受けない。

ゴムリングの取付けは、前記外リング及び前記内リングないし前記リングセグメ ントがテーパ状に形成されていて、前記ゴムリングの中心軸線の回りに同心的に 延びていることによって更に改善される。

本発明のロールばねにおいては、ゴムリングを平面図において非円形に、特に楕 円形に形成することも可能である。その結果ゴムリングの半径方向の荷重に関し ては、異なる軸線に対して様々な剛性が生じることになる。

前記リングないしリングセグメントは有利には金属製であるが、硬質合成樹脂に よって構成することもできる。

取付けを更に容易にするために、前記外リング及び前記内リングの外表面ないし 前記リングセグメントの外表面に、摩擦係数の小さな合成樹脂層を設けることが 意図されるであろう。

本発明の改良において、前記ゴムリングは、１平面内に同心的に位置する複数の 環状部材から構成されており、該環状部材の間に、それぞれ１つの有利にはり、 ングセグメントから成る分割されたリングが加硫されている。

本発明のロールばねの組立及び分解は、前記外リング及び／又は前記内リングな いし前記リングセグメントに、前記ばねケーシングないし前記ばね心棒に面した 面取り部が設けられることによって更に容易になる。

本発明のその他の改良は従属請求項１８〜２５に記載されている。

本発明は、多数の実施例を示している図面に基づいてより詳細に説明される。こ の場合本発明のその他の特徴、利点及び利用可能性も示される。それらは、単独 で又は任意の有意義な組合せとして、要約又は元の関係に左官されることらなく 本発明の容体を構成している。

図面の簡単な説明 第１図は、特に半径方向の力を受け止めるためのロールばｂの縦断面図、 第２図は、ゴムリング及び内、外リングによって構成されたばね要素の縦断面図 、 第３図は、半径方向及び軸線方向の力を受け止めるためのロールばねの縦断面図 、 第４図は、第３図のＸ、Ｚ方向から見たロールばねの図、 第５図は、非常に大きな軸線方向の力を受け止めるためのロールばねの縦断面図 、 第６０は、引張り・緩衝装置として利用可能なロールばねの縦断面図、 第７図は、引張り・１１１１装置として利用されうる他のロールばねの同様の縦 断面図、 第８区は、本発明を実現するロールばねのための、加硫されたリングセグメント を備えるゴムリングから成るところのばね要素の平面図、 Ｍ９図は、第８図のばね要素の１ｉＡ−Ａに沿りた垂直断面図、 第１０図は、加硫されたリングセグメントを備える他のばね要素の第９図に相当 する垂直断面図、第１１図は、本発明のロールばｂのための本質的に楕円形状の ばね要素の平面図、 第１２図は、３つの互いに同心的に配置されたばね要素の垂直断面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示されたロールばねは、中空シリンダとして構成されたばねケーシング １と、軸体として（場合によっては中空軸として）構成されたばね心棒２と、ゴ ムリング３とから成る。この場合ゴムリング３は外リング４と内リング５の間で 予圧縮されて配置されている。リング４．５は金属又は合成樹脂で構成され得る 。第２図から明らかなように、リング４にはばねケーシング１に面した面取り部 １２が、そしてリング５にはばね心棒２に面した面取り部１３が設けられている 。

第３，４図に示されたロールばねの場合、ばねケーシング１を構成する中空シリ ンダ内に、はぼ台形の横断面を有するスリーブ１４が嵌入されている。前記台形 のばね心棒２に面する側を、点線で示唆するように、凹面状に形成することもで きる１台形の最小の側°面の幅Ｂは外リング４の壁厚Ｗに相当する。この台形の 最小の側面は外リング４の端面に隣接している。別のスリーブ１５が、ばね心棒 ２を構成する軸に嵌め込まれている。このスリーブ１５は同様にほぼ台形の横断 面を有しており、この場合同台形のばねケーシング１に面する側を、点線で示唆 するように、凹面状に形成することができる。スリーブ１５の場合、台形積断面 の最小の側面の幅すは内リング５の壁厚Ｗに相当する。

第４図から明らかなように、スリーブ１４及びスリーブ１５を軸線方向に沿って 分割して構成することができる。この場合スリーブ１４は２個又は多数の個別部 品から構成されるであろう、スリーブ１４及び１５の前記個別部品は、ねじ、円 板、コック、ピン等の規格部品によって一体的に結合されて、位置的にロックさ れる。

第５図はロールばねを示しており、同ロールばねの鐘形のばねケーシング１．１ と円錐形のばね心棒２゜１にはリング４．５のための凹部１６，１７が設けら３ とリング４．５とから成る２つのばね要素が、共通のばねケーシング１．２内に おいて共通のばｂ心棒２２に前後して同軸的に配置されている。これに対して第 ７図の実施例では、その都度１つのゴムリング３とリング４．５とから成る２つ のばね要素が並列に配置されている。この実施例の場合、ばね要素は、確かに１ つの共通のばねケーシング１．３を有するが、ばね心棒２．３を構成する別個の 軸を有している。

第８．９図に示された本発明のロールばねのばね要素の実施形態において、ゴム リング３の内周面ＴＪｉ及び外周面Ｕａにはそれぞれ４つの円筒状のリングセグ メント４３．５Ｓが加硫されている。ロールばｂ内に組込む田のゴムリング３の 形状が示されている。この場合内側のリングセグメント５Ｓの互いに向がい合う 端面は分割線６において直に隣接しており、これに対して外側のリングセグメン ト４Ｓの互いに向がい合う端面は数ミリの隙間７を形成して互いに離れて位置し ている。これは、ロールばね内へゴムリング３を組込む際に、同ゴムリング３の 内周部分のｍＭを可能にするものである。その結果内側のリングセグメント５ｓ は互いに離隔し、これに対して外側のリングセグメント４Ｓでは、ゴムリング３ の外周部分の収縮により、その互いに向かい合う端面が当接することになろう。

周囲の収縮ないし周囲の拡張はリング直径の５〜２５％の範囲内にあるべきであ る。明らかなように、内側のリングセグメント５Ｓを分割線６の代りにＩＩＪＪ Ｉ！領域を介して結合して閉じたリングとして構成し、そして同じように外側の リングセグメント４Ｓを隙間７の代りに柔軟な収縮領域を介して結合することが できる。これによってゴムリング３の内周部分の所望の膨張と外周部分の所望の 収縮が、ロールばね内にゴムリング３、を組込む際に達成される。

第８．９図の実施例の場合、対称的な膨張並びに圧縮を達成するために、外側の リングセグメント４ｓ並びに内側のリングセグメント５Ｓは、ゴムリング３の内 周面ＵＬ並びに外周面Ｕａにおいて同ゴムリング３の軸線Ｘに関して角度的に対 称的に加硫されている。

この場合各リングセグメント４３，５Ｓはその都度ウェブ８を介してゴムリング ３の内周面Ｕｉないし外周面Ｕａと結合している。各ウェブ８の互いに向かい合 う端部には、凹面状の端面９が設けられており、その結果第８図の内側のリング セグメント５Ｓにおいて明らかなように、リングセグメント４Ｓ、５Ｓが閉じて いる状態でも、それぞれ１つの空所１１が残ることになる。第９図から明らかな ように、内周面Ｕ１及び外周面Ｕａには断面において平坦な環状面１０が形成さ れており、同環状面に対してリングセグメンｌ−４Ｓ　。

５Ｓがウェブ８を介して加硫されている。各リングセグメント４Ｓ、５Ｓのゴム リング３と反対側の表面も。

断面において平坦に形成されており、その結果リングセグメント４３．５Ｓはそ の高さに沿って本質的に一様な壁厚を有している。この場合第９図から明らかな ように、内側のリングセグメント５Ｓは外側のリングセグメント４Ｓよりも幾ら か小さな高さを有している。

しかしながら各リングセグメントは、（第９図において）下方の縁部において一 定の高さに位置している。

ゴムリング３は上側面においてリングセグメント４Ｓの上縁部と整列しているが 、その一方で同ゴムリング３は下鍔面において内側のリングセグメント５Ｓ並び に外側のリングセグメント４Ｓの各下縁部を越えて突出している。

ゴムリング３とリングセグメント４Ｓ、５５間の結合面は有利にはゴムリング３ の中立域に存在する。リングセグメント４Ｓ、５Ｓは好ましくは金属製であるが 、硬質合成樹脂製であってもよい。

第１０図において２リングセグメント４Ｓ、５Ｓは、必ずしもゴムリング３の中 心軸ｔｌＸに対して平行に配置されるべきでなく、所望の特性曲線に対応するべ く種々の傾斜位置に配置されるべきであり、その上多くの利点が達成されるであ ろうことが示唆されている。

第１１図は、第８図に示されたばね要素に類似のばｂ要素を明示している。しか しながら同ばね要素は平面図において楕円形に形成されており、その結果内ばね 要素は、種々の軸線に沿った半径方向荷重に際して、様々な剛性を示す、この場 合内側のリングセグメント５Ｓ並びに外側のリングセグメント４ｓは楕円形の輪 郭に適合せしめられている。

第１２ｒｙｉは３分割された実施ＭＲのばね要素を示している。原則的には前記 ばｂ要素は、興なる大きさの直径を害する３つのゴムリング３．１．３．２．’ ３゜３によって構成されている。各ゴムリングは互いに同心的に嵌合しており、 そして各ゴムリングの間に、リングセグメント４Ｓ’　、４Ｓ−，５Ｓ’　、５ Ｓ−によって構成されたその都度１つのリングが加硫されている。各々のゴムリ ング３．１，３．２．３．３と各々のリングセグメント４Ｓ’　、４Ｓ−，５Ｓ ’、５Ｓ”の間にウェブ８が存在する。リングセグメント４ｓ′。

４Ｓ″、５Ｓ’、５３〜は第９区の実施形層に類似してＭ成されている。この変 形例においては、水平力が増加せしめられる。もしくは水平ストロークが漬方向 並びに軸線方向において増加せしめられる。これと同時に垂直にストロークする 場合には、前述の各実施形態と同一のばね変位が示される。

Ｆｉｇ、　５ Ｆｉｇ、７ 国際調査報告 □□０にテ／ＥＰ　８９１０１５６３　２国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．所定の内部輪郭のばねケーシング（１）と、該ばねケーシング内に朕入され た、所定の外部輪郭のばね心棒（２）とから構成される車両、特に鉄道車両用の ロールばねであって、前記ばねケーシングとばね心棒は、該ばねケーシング（１ ）と該ばね心棒（２）との間の空間に配置されたゴムリング（３）を介して、垂 直方向及び／又は軸線方向及び／又は横方向の力が作用する時に、垂直方向及び ／又は軸線方向及び／又は横方向のばね変位の範囲内でストロークしながら相互 に支えられるものにおいて、前記ゴムリング（３）は外リング（４）と内リング （５）の間に予圧縮されて配置され、その結果該各部材は１つのばね要素を構成 しており、そして前記外リング（４）の外径と前記内リング（５）の内径は、前 記ばね要素が前記ばねケーシング（１）と前記ばね心棒（２）との間に隙間ばめ 、中間ばめ又は締りばめによって嵌着されるように定められていることを特徴と する、車両のロールばね。 ２．前記外リング（４）及び前記内リング（５）はリングセグメント（４Ｓ，５ Ｓ）によって構成されており、該リングセグメントは、膨張領域ないし収縮領域 を介して互いに結合していて、かつ前記ゴムリング（３）の内周面（Ｕｉ）及び ／又は外周面（Ｕａ）に加硫されている、請求項１記載のロールばね。 ３．前記リング（４，５）及び／又は前記リングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）は、 前記ゴムリング（３）の中心軸線（Ｘ）に関して、角度的に対称的に配置されて いる、請求項１又は２記載のロールばね。 ４．前記ゴムリング（３）の前記内周面（Ｕｉ）及び前記外周面（Ｕａ）にはそ れぞれ４つのリングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）が備えられている、請求項２又は ３記載のロールばね。 ５．前記内リング（５）の前記リングセグメント（５Ｓ）は、前記ゴムリング（ ３）を子圧縮していない状態では分割線（６）において互いに隣接している、請 求項２又は３又は４記載のロールばね。 ６．前記外リング（４）の前記リングセグメント（４Ｓ）は、前記ゴムリング（ ３）を予圧縮していない状態では、それぞれ１つの隙間（７）ないし収縮領域に よって分離されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のロールばね。 ７．前記各隙間（７）ないし各収縮領域の幅は前記ゴムリング（３）の直径の少 なくとも５％である、請求項６記載のロールばね。 ８．前記リングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）はウェブ（８）を介して前記ゴムリン グ（３）の内周面（Ｕｉ）ないし外周面（Ｕａ）と結合しており、前記ウェブの 互いに向かい合う端面（９）は凹面状に湾曲している、請求項２から７までのい ずれか１項記載のロールばね。 ９．前記各ウェブ（８）の幅はほぼ中立域の幅に相当している、請求項８記載の ロールばね。 １０．前記ゴムリング（３）は本質的に円形の横断面を有している、請求項１か ら９までのいずれか１項記載のロールばね。 １１．前記ゴムリング（３）は、前記内周面（Ｕｉ）及び前記外周面（Ｕａ）に おいて、前記リングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）を受け止めるための平坦な環状面 （１０）を有する、請求項２から１０までのいずれか１項記載のロールばね。 １２．前記ゴムリング（３）と前記リングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）間の結合面 は該ゴムリング（３）の中立域内に存在する、請求項２から１１までのいずれか １項記載のロールばね。 １３．前記外リング（４）及び前記内リング（５）ないし前記リングセグメント （４Ｓ，５Ｓ）はテーバ状に形成されていて、前記ゴムリング（３）の中心軸線 （Ｘ）の回りに同心的に延びている、請求項１から１２までのいずれか１項記載 のロールばね。 １４．前記ゴムリング（３）は平面図において非円形、特に楕円形である、請求 項１から１２までのいずれか１項記載のロールばね。 １５．前記外リング（４）及び前記内リング（５）の外表面ないし前記リングセ グメント（４Ｓ，５Ｓ）の外表面には、摩擦係数の小さな合成樹脂層が設けられ ている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のロールばね。 １６．前記ゴムリング（３）は、１平面内に同心的に位置する複数の環状部材か ら構成されており、該環状部材の間に、それぞれ１つの有利にはリングセグメン トから成る分割されたリングが加硫されている、請求項１から１５までのいずれ か１項記載のロールばね。 １７．前記外リング（４）及び／又は前記内リング（５）ないし前記リングセグ メント（４Ｓ，５Ｓ）には、前記ばねケーシング（１）ないし前記ばね心棒（２ ）に面した面取り部（１２，１３）が設けられている、請求項１から１６までの いずれか１項記載のロールばね。 １８．前記ばねケーシング（１）は中空シリンダとして、前記ばね心棒（２）は 軸体として構成されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のロール ばね。 １９．前記ばねケーシング（１）を構成する前記中空シリンダ内に、ほぼ台形の 横断面（該台形の前記ばね心棒（２）に面する側は凹面状に延びていてもよい。 ）を有する少なくとも１つのスリーブ（１４）が嵌め込まれており、この場合前 記台形の最小の側面の幅（Ｂ）は前記外リング（４）ないし前記リングセグメン ト（４Ｓ）の壁厚（Ｗ）に相当し、そしてこの場合前記台形の前記最小の側面は 前記外リング（４）ないし前記リングセグメント（４Ｓ）の端面に隣接する、請 求項１８記載のロールばね。 ２０．前記ばね心棒（２）を構成する前記軸体に、ほぼ台形の横断面（該台形の 前記ばねケーシング（１）に面する側は凹面状に延びていてもよい。）を有する 少なくとも１つのスリーブ（１５）が嵌着されており、この場合前記台形の最小 の側面の幅（ｂ）は前記内リング（５）ないし前記リングセグメント（５Ｓ）の 壁厚（ｗ）に相当し、そしてこの場合前記台形の前記最小の側面は前記内リング （５）ないし前記リングセグメント（５Ｓ）の端面に隣接する、請求項１９記載 のロールばね。 ２１．前記ばねケーシング（１）を構成する前記中空シリンダ内に嵌め込まれた 前記スリーブ（１４）及び／又は前記ばね心棒（２）を構成する前記軸体に嵌着 された前記スリーブ（１５）は軸線方向に沿って分割して構成されている、請求 項１９又は２０記載のロールばね。 ２２．前記ばねケーシング（１．１）は鐘状に形成され、前記ばね心棒（２．１ ）は円錐状に形成されていて、この場合転動面はその都度凹面状に延びており、 そして前記ばねケーシング（１．１）及び前記ばね心棒（２．１）には凹部（１ ６，１７）が設けられており、該凹部内に、前記外リング（４）及び前記内リン グ（５）ないしは前記リングセグメント（４Ｓ，５Ｓ）並びに前記ゴムリング（ ３）によって構成された前記ばね要素が装着されている、請求項１から１８まで のいずれか１項記載のロールばね。 ２３．少なくとも２つの前記ばね要素が同軸的に前後して配置されている、請求 項１から２２までのいずれか１項記載のロールばね。 ２４．少なくとも２つの前記ばね要素が並列して配置されている、請求項１から ２３までのいずれか１項記載のロールばね。 ２５．前記ばねケーシング（１）は軸線方向に沿って分割して構成されている、 請求項１から２３までのいずれか１項記載のロールばね。