JPS6037335B2 - 吸収スプリングおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はェラストマーの静圧縮 （ｈｙｄｒｏｓねｔｉｃｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を含
む吸収スプリング（ａ戊ｏｒｂｊｎ鉾ｐｒｉｎｇ）に関
する。

この種の吸収スプリングは、例えばドイツ特許第１０３
２０３ｙ号明細書に記載されている。このドイツ特許明
細書には外力の作用下で変化する内部容積の緊密ケーシ
ング（ｔｉｇｈｔｃａｓｉｎｇ）にェラストマ−、例え
ばゴムを包囲することによってスプリングを得ることが
記載されている。この場合、ケーシングが変形する場合
に、かかる力の影響下でスプリングはケーシングに包囲
されたェラストマーの静圧縮によりエネルギーを蓄積す
る。かかるケーシングの変形はシリンダーにおける移動
壁を摺動するタイプかまたは弾性タイプかのいづれかに
よるが、蓄積エネルギーはェラストマーをその最初の容
積に戻すことにより、すなわち、かかる移動壁を押し戻
すことによるかまたはケーシングにより受けた弾性変形
を取り除くことにより回復する。弾性的に変形したケー
シングの場合には、すべり継手を省くようにするのが好
ましく、このためにケーシングはいわゆるプールドン管
圧力計タイプのＣまたはＳ字状にわん曲した鳥平また楕
円断面の管で構成するのが好ましい。

この後者のタイプから吸収スプリングを作ることは上記
ドイツ特許明細書に記載されている。このタイプの装置
の１つの欠点は周囲温度の変化に極めて敏感なことであ
る。

実際上、ケーシングの熱膨脹率は一般に圧縮ェラストマ
−の熱膨脹率より低い。この差は摂氏数十度の周囲温度
における変化によってもたらされる。ケーシングおよび
ェラストマーの相対変形はこれらのスプリングに通常付
加される外部機械的作用（ｅ幻ｅｒｏｅｌｍｅｃｈａｎ
ｉｃａｌｅｆｆｏｒｔｓ）に基づいて同じ大きさである
。このために、これらのスプリングの作動特性は周囲温
度における変化により非常に妨害される。上述するドイ
ツ特許明細書に記載されている従来装題の他の欠点は吸
収作用が非常に弱いことである。

この事は、管を弾性的に変形する場合に、ケーシングに
おけるェラストマーの運動が管の内部断面の最小変化に
対して大きくないためである。本発明の目的は上述する
従来のスプリングにおける欠点を除去するために、使用
するいかなる周囲温度においてもスプリングのほぼ一定
の作動時性を保持できると共にその吸収効果を増大する
ことができ、かつ簡単に製造することのできる吸収スプ
リングを提供することにある。

この目的を達成するために、本発明のェラストマ−の静
圧縮を有するタイプの吸収スプリングはヱラストマ−を
充填したわん曲しうる属平断面の変形弾性管から構成し
た緊密ケーシングからなり、かかるェラストマーは管と
コアとの間の空間に充満させ、この場合ヱラストマーを
数１００〜数１００ルゞールの高圧で圧搾する。この空
間の容積により変化するかかる圧力下で、スプリングを
変形する場合にはェラストマ−は静氏線下で液体のよう
に作用する。ここに記載する「平偏」とは管の断面を円
形にせず、第２図に示すように横方向より縦方向の寸法
が大きいことを意味する。本発明において、かかるスプ
リングは熱蝉彰脹率が管のそれより低い弾性材料から作
られたェラストマーに埋直した中心コアからなる。

かかるコアは管の内部断面をコァ自体の断面で割った商
が、ェラストマーおよびコアの膨脹率における差をェラ
ストマ−および管の膨脹率における差で割った商に等し
くなるようにする。この内容は数理的に説明し、上述す
る関係の関係式を導びくことができる。すなわち、Ｓ，
を管の内部断面、Ｓ２をコアの断面およびＳ３をェラス
トマーの断面とするとェラストマーの断面はＳ３＝Ｓ，
一Ｓ２で表わすことができる。

温度の変化において、これらの断面はそれぞれ△Ｓ，，
△Ｓ２および△Ｓ３の変化を受けることになる。このた
めに、ェラストマーの圧縮状態はスプリングにおける温
度の影響を防止するために△Ｓ，一△Ｓ２＝△Ｓ３‐乙
示されるように不変のままでとどまるようになる。この
場合、６，を管の膨脹率、６２をコアの膨脹率および６
３をェラストマーの膨脹率とするとＳ，８，一Ｓ２８２
＝Ｓ３６３ で示すことができる。

これから次の関係式を誘導することができる：Ｓ・／Ｓ
２＝農三さこの関係式で示されるように前記管の内部断
面Ｓ，をコアの断面Ｓ２で割った商を前記ヱラストマー
および前記コアの膨脹率（それぞれ６３および６２）に
おける差を前記ェラストマーおよび前記管の膨脹率（そ
れぞれ６３および６，）おける差で割った商に等しくす
ることにより、本発明のスプリングは周囲温度において
影響されない、ほぼ一定の作動特性を保持することがで
きる。

本発明の好適例においては、コアと管との間に配置する
ヱラストマーの厚さをほぼ一定にする。

更に、管およびコアの断面は楕円にする。また、本発明
の目的は外管−ケーシングを積層プラスチック材料から
作り、コアを鋼から作る中心コアを有するスプリングを
製造する方法を提供する。

次に、本発明を添付図面について説明する。

第１および２図はＳ−字状の本発明に係るスプリングを
示す。このスプリングは管１からなり、この管の内部に
はコア２およびェラストマー３を充填する。管１の内部
断面並びにコア２の断面は第２図に示すようにほぼ楕円
をなす。ェラストマ−３を充填する管とコアとの間の空
間はほぼ一定の厚さにする。コアはスプリングに与える
変形の疲労を生じない耐えうる銅の如き材料から選択す
る。

その断面の最軸は短藤の１針音‘こほぼ等しくなるよう
にするのが好ましい。また、管１の厚さＥはェラストマ
ーの厚さｅより５〜１の音程度にするのが有利である。
管１を作るために選択する材料は疲労を生ぜず、耐えう
る材料にし、荷重および膨脹下においてスプリングによ
り耐えうる変形は補強積層プラスチック材料によって極
めて適当に保持される。最後に、図面に示すように挿入
体４を特にコア２に貫通させ、スプリングの端に任意適
当な手段で固定する。図面に示すスプリングのＳ−字状
の形は制限されるものではなく、同じタイプのスプリン
グを、例えばＣ状の形のように１個のわん曲から構成す
ることができる。

このスプリングの好適例を次に示す。

コア２の断面のような楕円断面の直線鋼の全表面上にフ
リー状態の管の形状のェラストマー３の比較的に薄い層
を被覆する。この管状構造のェラストマー層はコア２の
断面上に力が加えられるように強制的に舷着する。次い
で、かかる管状ェラストマー層の周囲に補強を構成する
補強材としての管状構造のガラスファイバーまたはカー
ボンファイバーの複数の層を配置することができる。こ
の場合、ェラストマー層上に第１管状ファイバーを被覆
し、次いでこの第１管状ファイバー上に第２管状ファイ
バーを通すようにして複数のファイバー層を重ね合せ、
この操作をスプリングに対して必要とされる構造を得る
まで繰返すことができる。この目的のために、ファイバ
ーの種々の層は重ね合せて織成した管に構成するのが有
利であり、これにェラストマー被覆鋼断面を導入する。
ファイバー層全体は上述するようにェラストマーより５
〜ＩＭ音厚くする。かように形成した複合材料を図面に
示すように、例えばＳ−字状にわん曲し、次いで真空中
で熱硬化性樹脂を含浸させ、次いで例えば炉内でべーキ
ングして硬化する。

次いで、かように形成したスプリングには、これを弾性
的に接続しうる機械ヱレメントに固定できるようにする
挿入体４を設ける。実際に形成した図面に示す例のスプ
リングにおいては、２個の挿入体４が互いに約１０肌移
動し、３００ｋ９の荷重を支えるのに適応する。

かかるスプリングの展開長さは５０弧である。鋼コア２
は楕円断面にし、その短軸は４側および最軸は４弧であ
る。このコアをェラストマー、特にネオプレンの１側厚
さの層で被覆し、この被覆はフリー状態においては内径
２５側の管状をなす。管１の厚さは７肌である。フリ−
状態におけるスプリングの曲率半径Ｒは３肌である。曲
率の２つの中心を分離する距離Ｌは１０弧である。管１
を形成する積層材料の熱膨脹率は℃当り５０．１０‐６
、ェラストマー３の熱膨脹率は１２０．１０‐５および
コア２のェラストマー熱膨脹率は１１．１０‐６に等し
く、またコアの断面は１２６ゆで、管の断面は１９８秘
である。

上記の各数値を上述する関係式に適用すると管の内部断
面Ｓ．をコアの断面Ｓ２で割った商は１．５７となり、
またェラストマーの膨脹率６３およびコアの膨脹率６２
における差、すなわち（１２０−１１）．１０‐６をェ
ラストマーの膨脹率６３ および管の膨脹率６，におけ
る差、すなわち（１２０−５０）．１０‐６で割った商
は１．５７となる。

このように、Ｓ，／Ｓ２の商と６３一６２／６３一６．
の商とを等しくすることから、スプリングの温度による
影響を防止でき、一実の作動特性を保持することができ
る。また、上記値は１℃の温度の上昇によってヱラスト
マーの断面における増加（８６．１０‐４桝）は、管の
内部断面における増加（９９．１０‐４地）とコアの断
面における増加（１３．１０‐４柵）との差に筆しくな
ることを確めた。本発明による配置においては管とェラ
ストマーとの間の容積における任意相対変化を補償する
ことができる。

この配置においては、実際上、周囲温度がスプリングの
特性に影響を及ぼすことがなし「。更に、スプリングが
３００ｋ９の最大荷重を支持する場合には、管１の楕円
断面の短軸がわん曲部分において６側から５側に約１側
程度減少する。

鋼から作ったコァ２の断面は実際上不変形で、このため
にェラストマ−の厚さはこの領域において半分程度減少
し、余分のェラストマーは小さい圧縮領域、特に管の直
線部分または楕円断面の最軸の端を強制する。この事は
著しい吸収効果を生ぜしめる粘性摩擦を著しく生ずる。
このために、上述する例のスプリングを６伽の振幅の正
弦波移動（ｓｉｎｕｓｏｉ船ｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）に
より動かして１５０ｋｇの荷重の作用を与える場合には
、このスプリングの自由振動が５で振幅を１側に減少し
、この事は約０．７の対数減衰に相当する。幾分大きい
吸収はェラストマー層の厚さおよびこのェラストマーの
特性を変えることによって得ることができることを確め
た。上述するように構成した本発明の吸収スプリングは
周囲温度条件に関係なくスプリングの殆んど一定の操作
特性を保持でき、スプリングの吸収効果が安定であり、
かつ温度の影響の保償が改善されるばかりでなく、簡単
かつ安価に製造することができる。

本発明に係るスプリングは懸垂装置、特に機械装置、砂
落しふるい装置（ｒｉｄｄｌｅ）、車両、特にレールウ
ェイストック（ｒａｉｌｗａｙｓめｃｋ）等の防振懸垂
装置の製造に有利に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳ−字状の本発明に係るスプリングの説明用断
面および第２図は第１図のローＤ線上の断面図である。 １………管、２……コア、３……ェラストマ−、４・・
・・・・挿入体、Ｅ・・・・・・管の厚さ、ｅ・・・・
・・ェフストマーの厚さ、Ｌ・・・…距離、Ｒ・・・・
・・曲率半径。Ｆ／Ｇ，７Ｆ′Ｇ。 ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エラストマー内に埋置したコアおよびかかるエラス
   トマーを緊密に、かつ全体的に包囲した平偏断面のわん
   曲に変形しうる弾性管より構成し、前記エラストマーは
   静圧縮を受け、前記コアは弾性管の熱膨脹率より低い熱
   膨脹率を有し、前記管の内部断面をコアの断面で割つた
   商を前記エラストマーおよび前記コアの膨脹率における
   差を前記エラストマーおよび前記管の膨脹率における差
   で割つた商に等しくしたことを特徴とする吸収スプリン
   グ。 ２ 前記コアと前記管との間のエラストマーの厚さをほ
   ぼ一定にした特許請求の範囲第１項記載の吸収スプリン
   グ。 ３ 前記管および前記コアを楕円形状とした特許請求の
   範囲第１または２項記載の吸収スプリング。 ４ 前記管を積層プラスチツク材料から形成しおよび前
   記コアを鋼とした特許請求の範囲第１，２または３項記
   載の吸収スプリング。 ５ 金属コアが直線であるときに、該金属コアをエラス
   トマーの層で被覆し、次いで該被覆層上に管の補強材を
   構成する複数のフアイバー層を前記エラストマー上に配
   置し、かように形成した複合材料をわん曲させ、最後に
   かかる補強材に真空中で熱硬化樹脂を含浸させて積層プ
   ラスチツク材料の管および鋼のコアからなる吸収スプリ
   ングを形成することを特徴とする吸収スプリングの製造
   方法。 ６ エラストマーの層を金属コア上に力を加えて強制的
   に嵌着する可撓性管の形で前記コアに被着し、前記補強
   材の各フアイバー層を、コア上に被覆したエラストマー
   層上にまたは前に被覆したフアイバー層上に適合するフ
   アイバーフアブリツクの管の形態にする特許請求の範囲
   第５項記載の吸収スプリングの製造方法。